CN110749616B - 一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法，解决现有技术存在的无法判断合金热裂萌生时的临界凝固收缩力，未考虑模具预热温度和浇注温度对合金热裂敏感性影响的问题。包括上侧中部设置有浇注出液口的槽钢支座，其特征在于：浇注出液口的上方设置有试样模具，试样模具型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆与拉力传感器相连；浇注出液口侧部设置的浇注进液口的上方设置有浇注口；槽钢支座的下侧、浇注进液口与浇注出液口之间设置有底注式浇道。其设计合理，结构紧凑，克服了现有铸造热裂倾向性评价的不足，能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化等参数，可为铸造工艺设计提供指导。

Description

一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法

技术领域

本发明属于合金铸造技术领域，具体涉及一种能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化参数，金属液充型平稳、迅速，挡渣能力强，适用范围广的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法。

背景技术

热裂是铸造合金常见的缺陷，导致合金性能降低、增加断裂裂纹源，甚至使合金无法采用铸造技术进行生产。解决热裂问题的关键是得出热裂产生机制，从而采取消除或减轻热裂的相应措施。目前，有关热裂问题的研究工作一直在进行，提出了多种热裂机制；但是，依此得出过的各种热裂预测准则，却与实际均存在偏差或局限，还不能很好地指导生产实践。分析其中的原因，主要是高温金属液凝固后期，液膜特性对热裂的萌生与扩展起重要作用；然而，液膜特性影响因素众多，现在还没有一种有效的手段来进行直接检测，其特性不能很好地表征，直接影响了各种热裂预测准则的准确性。因此，开展高温金属液凝固后期晶间液膜特性的研究，对进一步认识热裂机制、并发展更为准确的预测准则，具有重要的理论意义和工程价值。

近年来，铸件向轻、薄、形状复杂的方向发展，这就对如何减轻铸件的热裂倾向提出了更高的要求。现阶段研究人员设计开发的一些评定合金热裂倾向性的实验方法主要有：热裂环法、临界尺寸法以及临界载荷法等。实验过程中所使用的热裂测试装置基本上是利用铸件自身的凝固收缩原理来设计的，但是，这些装置大多用于研究热裂倾向性较大的合金体系，对于热裂倾向小的合金体系而言，这些装置就很难准确获取热裂形成过程中的一些相关信息和数据，并且无法判断合金热裂萌生时的临界凝固收缩力。另外，现有的热裂倾向性的测试也未能考察模具预热温度，浇注温度等对合金热裂敏感性的影响。故有必要对现有技术的测试合金热裂倾向性的方式和实验装置予以改进。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化参数，金属液充型平稳、迅速，挡渣能力强，适用范围广的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：该底注式测试合金热裂倾向性的实验装置包括槽钢支座，其特征在于：所述槽钢支座上侧的中部设置有浇注出液口，浇注出液口的侧部设置有浇注进液口；所述浇注进液口的上方设置有浇注口，所述浇注出液口的上方设置有试样模具，试样模具型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆与拉力传感器相连；所述槽钢支座的下侧、浇注进液口与浇注出液口之间，设置有底注式浇道。

所述槽钢支座由十字型支座主体构成，十字型支座主体的四个固定连接台的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔；用于安装所述拉力传感器的连接角钢通过角钢固定孔与固定连接台上、相应位置的角钢调位连接孔相连，拉力传感器的一端与连接角钢上的传感器连接孔相连，拉力传感器的另一端与连接螺杆的一端相连。以便于拉力传感器安装位置的灵活调整，提升装置的适用性。

所述试样模具为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ、三叉管Ⅱ、三叉管Ⅲ和三叉管Ⅳ构成，且各三叉管均包括弧形拼接管体，弧形拼接管体的下部设置有拼接固定座，弧形拼接管体的两侧分别设置有横向支管；四个三叉管的弧形拼接管体围合构成的充型型腔与相邻两个横向支管围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔；同时，充型型腔的下端与槽钢支座中部的浇注出液口相连，充型型腔的上端设置有补缩冒口。以利用与浇注出液口相连通的充型型腔，使高温金属液进入到各横向支管的横浇道内；同时，试样模具的多块分体组装式结构便于模具的安装和拆卸，且利于维护。

所述各三叉管中的至少一个弧形拼接管体上设置有温度测试孔，所述各弧形拼接管体一侧的横向支管上分别设置有温度测试孔。以将热电偶直接插入到试样模具的充型型腔侧壁上、以及四个横浇道侧壁上的各个温度测试孔内，实时测量充型型腔内部和四个横浇道内试棒温度的变化。

所述相邻两个横向支管围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈；且四个三叉管的弧形拼接管体围合构成的充型型腔内部也设置有固态加热线圈。以根据具体实验要求，对试样模具进行预热，进而通过控制模具预热温度以及合金浇注温度的方式，来得到这两类参数对合金热裂倾向性的影响规律。

所述试样模具上、相邻两个横向支管分别围合构成的横浇道Ⅰ、横浇道Ⅱ、横浇道Ⅲ和横浇道Ⅳ的内径各不相同，且四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ、横浇道Ⅱ、横浇道Ⅲ和横浇道Ⅳ的中心轴线均处于同一水平面内。以利于在相同浇注条件下，得到试棒横截面变化对合金热裂倾向性的影响规律。

所述底注式浇道由对称布置的两个分体式浇道壳体构成，分体式浇道壳体的内部设置有U型浇道，U型浇道位于分体式浇道壳体上侧的两端，分别设置有浇道入口和浇道出口；并且，浇道入口与浇注口的下端相连，浇道出口则与试样模具的下端相连。以通过浇注口和底注式浇道的U型浇道构成的、具有直浇道窝作用的底注式浇注系统，来有效缓冲高温金属液的冲刷，进而减小直浇道到横浇道拐角部位的热节处的局部阻力系数和压头损失。

所述底注式浇道的浇道入口与浇注口的下端部之间设置有浇口密封圆环，浇口密封圆环与浇道入口处的密封环卡槽相连接；所述底注式浇道的浇道出口与试样模具的下端部之间设置有模具密封圆环。以利用浇口密封圆环和模具密封圆环，使底注式浇道的U型浇道分别与浇注口和试样模具紧密结合，并将两个分体式浇道壳体抱箍在一起。

所述浇注口包括陶瓷立管，陶瓷立管的上端设置有浇口杯，陶瓷立管的下端与所述槽钢支座上设置的浇注进液口相连；所述浇口杯内还设置有过滤网。以便于研究高纯度合金的热裂倾向性，并可以研究杂质元素对合金热裂倾向性的影响。

利用上述实验装置进行底注式测试合金热裂倾向性的实验方法，包括如下步骤：

步骤一、实验前检查记录仪、拉力传感器、热电偶及数据采集单元是否正常工作；

步骤二、装配分体组装式结构的试样模具；并且在装配试样模具之前，于底注式浇道的U型浇道内壁，以及各三叉管的弧形拼接管体上、朝向充型型腔内部的一侧，分别涂上涂料；

步骤三、利用试样模具横向支管外侧以及充型型腔内部的固态加热线圈，对试样模具进行预热，并根据具体的实验要求，使试样模具的温度保持在20～300℃之间的任意温度范围；

步骤四、将连接螺杆调整到初始位置，并将连接螺杆的一端与拉力传感器相连，连接螺杆的另一端则与试样模具横浇道端部的螺杆插孔相连；

步骤五、布设好实验装置的保温材料、横浇道端部螺杆插孔处的石墨堵头，以及记录仪的信号输入数据线，准备进行合金浇注；

步骤六、在合金浇注之前，采用外加法加入覆盖剂、精炼剂、除渣剂、除气剂，按照使用要求选取合适的比重用量；并且，所加入的覆盖剂，精炼剂，除渣剂，除气剂均利用尺寸为0.1×50×400mm的铝箔包裹缠绕成多个铝箔小包、并做好标记；

步骤七、将合金锭置于坩埚加热至熔化后，置于室温环境，然后，将步骤六中制备的铝箔小包缠绕在金属棒一端，依次放于金属液内、并不断搅拌直至该铝箔小包成为熔融状态，之后，再将坩埚重新放入加热炉中加热并保温至熔化温度；且每次操作只能加入一个铝箔小包，操作间隔为10～15分钟；金属液经过搅拌、除气、扒渣、再搅拌、保温等一系列操作之后，于熔化温度、经由浇注口浇入到试样模具中，等待冷却，定型；

步骤八、合金浇注完成后，根据合金种类、合金热裂倾向性大小，来选择合金凝固时间，直至铸件温度下降至300℃时，停止记录仪的工作；记录仪记录后的数据转入计算机进行处理，最后，开启试样模具、取出试样。

本发明的有益效果：由于本发明采用上侧中部设置有浇注出液口的槽钢支座，浇注出液口的侧部设置有浇注进液口；浇注进液口的上方设置有浇注口，浇注出液口的上方设置有试样模具，试样模具型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆与拉力传感器相连；槽钢支座的下侧、浇注进液口与浇注出液口之间设置有底注式浇道的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，金属液充型平稳，对于氧化性强的合金更为有利，且充满迅速，挡渣能力强，适用范围广；采用本底注式测试合金热裂倾向性的实验装置和方法，能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化等参数信息，准确测定合金在凝固过程中裂纹萌生、扩展时的特征温度和对应时间以及热裂纹萌生时刻凝固收缩力等；可以发现合金铸件在常规铸造工艺条件下的热裂倾向性条件，为铸造工艺设计提供指导，提高评价结果的准确性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是图1的内部结构剖视图。

图3是图1中的槽钢支座的一种结构示意图。

图4是图1中的试样模具的一种结构示意图。

图5是图4移除三叉管Ⅰ和固态加热线圈后的一种结构示意图。

图6是图4中的三叉管Ⅰ（或三叉管Ⅱ、三叉管Ⅲ、三叉管Ⅳ）的一种结构示意图。

图7是图6的后侧视图。

图8是图2中的底注式浇道的一种结构示意图。

图9是图8中的分体式浇道壳体的一种结构示意图。

图10是图1中的浇注口的一种结构示意图。

图11是图1中的连接角钢、拉力传感器和连接螺杆的一种连接结构示意图。

图中序号说明：1槽钢支座、2试样模具、3固态加热线圈、4连接螺杆、5拉力传感器、6连接角钢、7浇注口、8底注式浇道、9十字型支座主体、10固定连接台、11浇注出液口、12浇注进液口、13角钢调位连接孔、14三叉管Ⅰ、15三叉管Ⅱ、16三叉管Ⅲ、17三叉管Ⅳ、18小卡箍、19大卡箍、20横浇道Ⅰ、21横浇道Ⅱ、22横浇道Ⅲ、23横浇道Ⅳ、24充型型腔、25模具密封圆环、26补缩冒口、27弧形拼接管体、28拼接固定座、29横向支管、30温度测试孔、31螺杆插孔、32分体式浇道壳体、33浇道入口、34浇道出口、35浇口密封圆环、36密封环卡槽、37 U型浇道、38陶瓷立管、39浇口杯、40传感器连接孔、41角钢固定孔。

具体实施方式

根据图1～11详细说明本发明的具体结构。该底注式测试合金热裂倾向性的实验装置包括由十字型支座主体9构成的槽钢支座1，十字型支座主体9的四个固定连接台10的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔13；用于安装拉力传感器5的连接角钢6通过角钢固定孔41与固定连接台10上、相应位置的角钢调位连接孔13相连，拉力传感器5（例如：可采用JLBS-1型拉力传感器）的一端与连接角钢6上的传感器连接孔40相连，拉力传感器5的另一端与连接螺杆4的一端相连，以便于拉力传感器5安装位置的灵活调整，提升装置的适用性。

槽钢支座1的十字型支座主体9上侧的中部设置有浇注出液口11，浇注出液口11的上方设置有试样模具2。试样模具2为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ14、三叉管Ⅱ15、三叉管Ⅲ16和三叉管Ⅳ17构成（只是各横浇道的内径有所区别），并且，各三叉管均包括弧形拼接管体27，弧形拼接管体27的下部设置有拼接固定座28，弧形拼接管体27的两侧分别设置有横向支管29。四个三叉管的弧形拼接管体27围合构成的充型型腔24的下部，与相邻两个横向支管29围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔31；连接螺杆4的另一端与试样模具2横浇道端部的螺杆插孔31相连，且螺杆插孔31与连接螺杆4端部之间设置有石墨堵头。各个三叉管的弧形拼接管体27通过大卡箍19抱合组装在一起，相邻的两个横向支管29则通过小卡箍18抱合组装在一起；充型型腔24的壁厚可以为8mm，内直径可以为60mm，高度可以为150mm。同时，试样模具2的充型型腔24的下端与槽钢支座1中部的浇注出液口11相连，充型型腔24的上端设置有补缩冒口26；进而利用与浇注出液口11相连通的充型型腔24，使高温金属液进入到各横向支管29的横浇道内。试样模具2的多块分体组装式结构便于模具的安装和拆卸，且利于维护。

试样模具2的各个三叉管中的至少一个弧形拼接管体27上设置有温度测试孔30，各弧形拼接管体27一侧的横向支管29上分别设置有温度测试孔30，以将K型热电偶（例如：可采用型号为WRNK-191K的热电偶）直接插入到试样模具2的充型型腔24侧壁上、以及四个横浇道侧壁上的各个温度测试孔30内，实时测量充型型腔24内部和四个横浇道内试棒温度的变化。另外，相邻的两个横向支管29围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈3；且四个三叉管的弧形拼接管体27围合构成的充型型腔24的内部，也设置有固态加热线圈3。从而，根据具体实验要求，对试样模具2进行预热，使得试样模具2的温度能够保持在20～300℃之间，以通过控制模具预热温度以及合金浇注温度的方式，来得到这两类参数对合金热裂倾向性的影响规律。

为了利于在相同浇注条件下，得到试棒横截面变化对合金热裂倾向性的影响规律，试样模具2上、相邻两个横向支管29分别围合构成的横浇道Ⅰ20、横浇道Ⅱ21、横浇道Ⅲ22和横浇道Ⅳ23的内径各不相同，例如：内径可以分别为6mm、9mm、12mm和15mm，横浇道长度为150mm。并且，四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔24的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ20、横浇道Ⅱ21、横浇道Ⅲ22和横浇道Ⅳ23的中心轴线均处于同一水平面内。

槽钢支座1中部的浇注出液口11的侧部设置有浇注进液口12，浇注进液口12的上方设置有浇注口7。浇注口7包括陶瓷立管38，陶瓷立管38的上端设置有浇口杯39，陶瓷立管38的下端与槽钢支座1上设置的浇注进液口12相连；浇口杯39内还设置有用于对金属液进行深层过滤、实现金属液纯净化处理的泡沫陶瓷过滤网；以便于研究高纯度合金的热裂倾向性，并可以研究杂质元素对合金热裂倾向性的影响。

槽钢支座1的下侧、浇注进液口12与浇注出液口11之间，设置有底注式浇道8。底注式浇道8由对称布置的两个分体式浇道壳体32构成，分体式浇道壳体32的内部设置有U型浇道37，U型浇道37位于分体式浇道壳体32上侧的两端，分别设置有浇道入口33和浇道出口34。浇道入口33与浇注口7的陶瓷立管38下端相连，浇道出口34则与试样模具2充型型腔24的下端相连。进而通过浇注口7和底注式浇道8的U型浇道37构成的、具有直浇道窝作用的底注式浇注系统，来有效缓冲高温金属液的冲刷，以减小直浇道到横浇道拐角部位的热节处的局部阻力系数和压头损失。同时，底注式浇道8的浇道入口33与浇注口7的下端部之间设置有浇口密封圆环35，浇口密封圆环35与浇道入口33处的密封环卡槽36相连接；底注式浇道8的浇道出口34与试样模具2的下端部之间设置有模具密封圆环25。从而，利用浇口密封圆环35和模具密封圆环25，使底注式浇道8的U型浇道37分别与浇注口7的陶瓷立管38和试样模具2充型型腔24的下端紧密结合，并将两个分体式浇道壳体32抱箍在一起。

使用该底注式测试合金热裂倾向性的实验装置进行实验的方法，包括如下步骤：

步骤一、实验前检查记录仪、S型拉力传感器5、K型热电偶及数据采集单元是否正常工作；数据采集单元包括传感器信号处理器（型号BSQ-12-DG），24V开关电源和USB转RS-485/422转换器。

步骤二、装配分体组装式结构的试样模具2；并且，在装配试样模具2之前，于底注式浇道8的U型浇道37内壁，以及各三叉管的弧形拼接管体27上、朝向充型型腔24内部的一侧，分别涂上由氧化锌粉末与无水乙醇混合制成的涂料。

步骤三、利用试样模具2横向支管29外侧以及充型型腔24内部的固态加热线圈3，对试样模具2进行预热，并根据具体的实验要求，使试样模具2的温度保持在20～300℃之间的任意温度范围。

步骤四、将连接螺杆4调整到初始位置，并将连接螺杆4的一端与拉力传感器5相连，连接螺杆4的另一端则与试样模具2横浇道端部的螺杆插孔31相连。

步骤五、布设好实验装置的保温材料、横浇道端部螺杆插孔31处的石墨堵头，以及记录仪的信号输入数据线，准备进行合金浇注。

步骤六、在合金浇注之前，采用外加法加入覆盖剂、精炼剂、除渣剂、除气剂，按照使用要求选取合适的比重用量；并且，所加入的覆盖剂，精炼剂，除渣剂，除气剂均利用尺寸为0.1×50×400mm的铝箔包裹缠绕成多个铝箔小包、并做好标记。

步骤七、将铝合金锭置于坩埚加热至750℃左右熔化后，置于室温环境，然后，将步骤六中制备的铝箔小包缠绕在金属棒一端，依次放于金属液内、并不断搅拌直至该铝箔小包成为熔融状态，之后，再将坩埚重新放入加热炉中加热并保温至750℃；且每次操作只能加入一个铝箔小包，缠绕铝箔小包的金属棒一端涂有由氧化锌粉末与无水乙醇混合制成的涂料；且操作间隔为10～15分钟。金属液经过搅拌、除气、扒渣、再搅拌、保温等一系列操作之后，于750℃左右、经由浇注口7浇入到试样模具2中，等待冷却，定型。

步骤八、合金浇注完成后，根据合金种类、合金热裂倾向性大小，来选择合金凝固时间，直至铸件温度下降至300℃时，停止记录仪的工作；记录仪记录后的数据转入计算机进行处理，最后，开启试样模具2、取出试样。进行表面裂纹宏观观察，并根据采集到的数据，绘制出凝固温度与时间，四支试棒端头凝固收缩力与时间的关系曲线，以及四支试棒端头凝固收缩力差值与时间的关系曲线，并分析合金热裂萌生及扩展的相关信息。提取铸件试棒非热裂端凝固收缩力曲线为基线，可以更加准确地测试出合金热裂萌生及扩展时凝固温度、固相率、凝固时间以及临界凝固收缩力等相关信息。

Claims (8)

1.一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，包括槽钢支座（1），其特征在于：所述槽钢支座（1）上侧的中部设置有浇注出液口（11），浇注出液口（11）的侧部设置有浇注进液口（12）；所述浇注进液口（12）的上方设置有浇注口（7），所述浇注出液口（11）的上方设置有试样模具（2），试样模具（2）型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆（4）与拉力传感器（5）相连；所述槽钢支座（1）的下侧、浇注进液口（12）与浇注出液口（11）之间，设置有底注式浇道（8）；所述槽钢支座（1）由十字型支座主体（9）构成，十字型支座主体（9）的四个固定连接台（10）的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔（13）；用于安装所述拉力传感器（5）的连接角钢（6）通过角钢固定孔（41）与固定连接台（10）上、相应位置的角钢调位连接孔（13）相连，拉力传感器（5）的一端与连接角钢（6）上的传感器连接孔（40）相连，拉力传感器（5）的另一端与连接螺杆（4）的一端相连；所述试样模具（2）为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ（14）、三叉管Ⅱ（15）、三叉管Ⅲ（16）和三叉管Ⅳ（17）构成，且各三叉管均包括弧形拼接管体（27），弧形拼接管体（27）的下部设置有拼接固定座（28），弧形拼接管体（27）的两侧分别设置有横向支管（29）；四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）与相邻两个横向支管（29）围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔（31）；同时，充型型腔（24）的下端与槽钢支座（1）中部的浇注出液口（11）相连，充型型腔（24）的上端设置有补缩冒口（26）。

2.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述各三叉管中的至少一个弧形拼接管体（27）上设置有温度测试孔（30），所述各弧形拼接管体（27）一侧的横向支管（29）上分别设置有温度测试孔（30）。

3.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述相邻两个横向支管（29）围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈（3）；且四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）内部也设置有固态加热线圈（3）。

4.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述试样模具（2）上、相邻两个横向支管（29）分别围合构成的横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的内径各不相同，且四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔（24）的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的中心轴线均处于同一水平面内。

5.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述底注式浇道（8）由对称布置的两个分体式浇道壳体（32）构成，分体式浇道壳体（32）的内部设置有U型浇道（37），U型浇道（37）位于分体式浇道壳体（32）上侧的两端，分别设置有浇道入口（33）和浇道出口（34）；并且，浇道入口（33）与浇注口（7）的下端相连，浇道出口（34）则与试样模具（2）的下端相连。

6.根据权利要求5所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述底注式浇道（8）的浇道入口（33）与浇注口（7）的下端部之间设置有浇口密封圆环（35），浇口密封圆环（35）与浇道入口（33）处的密封环卡槽（36）相连接；所述底注式浇道（8）的浇道出口（34）与试样模具（2）的下端部之间设置有模具密封圆环（25）。

7.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述浇注口（7）包括陶瓷立管（38），陶瓷立管（38）的上端设置有浇口杯（39），陶瓷立管（38）的下端与所述槽钢支座（1）上设置的浇注进液口（12）相连；所述浇口杯（39）内还设置有过滤网。

8.利用权利要求1所述的实验装置进行底注式测试合金热裂倾向性的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、实验前检查记录仪、拉力传感器（5）、热电偶及数据采集单元是否正常工作；

步骤二、装配分体组装式结构的试样模具（2）；并且在装配试样模具（2）之前，于底注式浇道（8）的U型浇道（37）内壁，以及各三叉管的弧形拼接管体（27）上、朝向充型型腔（24）内部的一侧，分别涂上涂料；

步骤三、利用试样模具（2）横向支管（29）外侧以及充型型腔（24）内部的固态加热线圈（3），对试样模具（2）进行预热，并根据具体的实验要求，使试样模具（2）的温度保持在20～300℃之间的任意温度范围；

步骤四、将连接螺杆（4）调整到初始位置，并将连接螺杆（4）的一端与拉力传感器（5）相连，连接螺杆（4）的另一端则与试样模具（2）横浇道端部的螺杆插孔（31）相连；

步骤五、布设好实验装置的保温材料、横浇道端部螺杆插孔（31）处的石墨堵头，以及记录仪的信号输入数据线，准备进行合金浇注；

步骤六、在合金浇注之前，采用外加法加入覆盖剂、精炼剂、除渣剂、除气剂，按照使用要求选取合适的比重用量；并且，所加入的覆盖剂，精炼剂，除渣剂，除气剂均利用尺寸为0.1×50×400mm的铝箔包裹缠绕成多个铝箔小包、并做好标记；

步骤七、将合金锭置于坩埚加热至熔化后，置于室温环境，然后，将步骤六中制备的铝箔小包缠绕在金属棒一端，依次放于金属液内、并不断搅拌直至该铝箔小包成为熔融状态，之后，再将坩埚重新放入加热炉中加热并保温至熔化温度；且每次操作只能加入一个铝箔小包，操作间隔为10～15分钟；金属液经过搅拌、除气、扒渣、再搅拌、保温一系列操作之后，于熔化温度、经由浇注口（7）浇入到试样模具（2）中，等待冷却，定型；

步骤八、合金浇注完成后，根据合金种类、合金热裂倾向性大小，来选择合金凝固时间，直至铸件温度下降至300℃时，停止记录仪的工作；记录仪记录后的数据转入计算机进行处理，最后，开启试样模具（2）、取出试样。

Images