CN207366545U - 重力浇铸模拟试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置。本实用新型可选用水、泥浆或甘油等作为介质模拟液态金属，主要用于铸造成型过程中的充型过程的水力模拟试验、浇铸规律模拟试验和振动浇铸模拟试验。所述的试验浇包通过倾倒装置驱动实现重力浇铸，在模拟砂箱内安装不同的浇注系统和铸型可开展充型试验；试验结果可通过测量装置、振动台、模拟砂箱和试验浇包中安装的传感器获取，且试验参数可由计算机自动采集、转换。本实用新型可以根据不同的工况、浇注系统和铸型有针对性地制定试验方案，得到有规律的结论，且具有研究不受环境和场地等因素的制约，易于操作、成本低等诸多优点。

Description

重力浇铸模拟试验台

技术领域

本实用新型属于铸造试验设备技术领域，特别涉及一种重力浇铸模拟试验台。

背景技术

传统铸造生产中目前仍然是根据经验来确定流量系数、流速等铸造工艺参数及合理的浇注系统，这对于重大复杂及批量大的一些铸件是非常不够的，也是不科学的，铸件废品率居高不下，常常造成重大经济损失。在铸造生产中浇铸时铁水或钢水需要用浇包转到生产线上，对准浇注口把浇包中的铁水或钢水倒在浇铸工件的浇口杯中，冷却后经过落砂清理形成铸件。目前，浇铸铁水或钢水是由工人手抬或行车吊运沉重的浇包，从高频电炉处接铁水或钢水，再把铁水或钢水与浇包移到浇铸地点，两人或多人配合，将浇包慢慢地倾斜，将浇包中的铁水或钢水倾倒在工件的浇注口中。此种方法不便于现场教学或试验研究，主要制约因素有：(1)受到用电的限制，一般铸造生产都在夜间进行，不便于开展参与人数较多的教学或需要调试的试验研究；(2)铸造现场工作环境差。铁水或钢水的温度高达1500℃左右，其工作环境温度在40℃以上，安全隐患大；(3)工作环境危险，时刻要小心铁水或钢水飞溅，现场工作人员的人身安全保障存在隐患；(4)现场浇铸全程周期较长，浇铸速度慢；(5)现场浇铸试验成本高。在涉及铸造过程的教学、研究方面，铸造成型方面的教学都是基于教师或师傅的口述和视频教学，很少有学生可切身体会铸造的过程，导致对铸造方面的很多知识仅停留在纸上谈兵的阶段。而且到现场参观受到参观时机安排、现场接受参观的条件、安全管理以及交通等诸多限制，一次教学往往要花费很多的时间和精力在筹备和组织上。不仅增加了组织筹备的工作量，提高了教学成本，而且铸造现场教学还存在一定的安全隐患和管理难度。因此，数值模拟和以水力模拟为主的物理相似模拟试验成为替代现场浇铸试验进行教学和科研试验的一种主要手段。同时，随着铸造生产技术的发展、测试技术和计算机在铸造生产和研究中的应用，以及对铸件质量要求的提高，迫切需要在实验室通过物理模拟和数学模拟的方法，对铸造生产的主要过程——充型过程和凝固过程，进行精确的测量，研究其规律、得出定性和定量的数学公式。从而能够测出一些未知的现象，并以实验室中所得到的规律去指导和控制生产过程，提高铸件的质量和产量，进而取得更好的经济效益。

基于计算机的数值模拟方法尽管具有一定的参考价值，但是误差较大，且很多工艺参数无法通过计算机模拟的方法获取。国外一些工厂从上世纪70年代就开始对于重大、复杂和批量较大的铸件，已经普遍地先在实验室中用水模拟的方法研究充型过程及浇注系统，找出其规律，确定最合理的工艺方案，然后进行生产，以取得最佳的经济效果。

水模拟技术已成为铸件铸造工艺优化设计中常用的研究方法,理想的铸造工艺设计可有效地减轻液态金属充型过程中的卷气和夹杂倾向。研究过程不仅在于流动过程的显示和对计算机数值模拟过程的补充，而且随着近代计算机技术、图像处理技术以及激光技术的发展，如利用PIV等液体流场可视化技术，利用计算机图形图像学高速有效的算法，对获得的流场图像进行定量化研究。但对水模拟过程与液态金属充型过程的相似性有更高的要求，对水模拟的试验台设计提出了更高的要求，从而提高水模拟试验结果的准确性。

针对浇铸实验模拟装置和方法方面的研究，现有文献也提出了一些解决方案。例如，申请号为201210591733.8的中国专利公开了一种能实时显示钢水浇铸过程重要数据的系统，由称重单位、接收机、工控机、现场大屏幕和无线遥控手操盒组成，在浇铸过程中通过模拟传感器不间断测量钢水的重量变化，传感器的模拟信号转换成数字信号，通过无线数字发射模块不停地发射到现场，适合于现场大型铸件生产使用，不适合于具有多参数测量要求的试验研究。申请号为201410482876.4的中国专利公开了一种浇注沥青移动式加热搅拌试验室小型模拟机，包括机体、轮子、搅拌轴、搅拌缸、搅拌叶片、连接臂、电机和变速器，用于生产少量的混合料，并在室内试验检测MA沥青混合料的流动度、硬度和动稳定度等性能参数；申请号为201621049701.5的中国实用新型专利公开了一种灌注桩浇注过程模拟的模型试验装置，包括金属架平台、金属漏斗、导管和桩体部件，用于模拟混凝土进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩身的浇注过程。申请号为200920110535.9的中国实用新型专利公开了一种高压裂隙注浆模拟试验台，主要用于深部地层裂隙高压注浆工艺参数的研究。1992年，武汉工学院的刘晨、郭祖培在《实验技术与管理》第3期中发表了题为《SMSJ-44A型水模拟浇注系统实验台研制》论文，介绍了SMSJ-44A型水模拟浇注系统实验台，包括水箱、水箱控制台、浇注工作台、测量水箱，实验台的控制部分由液位控制仪、温度控制仪和计时仪组成，供实验时任意组合使用，全部部件均采用集成块、数字显示和数码拨盘开关等元器件，该试验台可模拟铸件浇铸过程，观察铸造过程中金属液的流动情况及缺陷等，为制定工艺方案和设计工作提供依据，但只能测量流速、流量和浇铸时间。哈尔滨工业大学的王惠光、叶荣茂、王冬在《热加工工艺》1986年第5期中发表题为《低压铸造垂直缝隙式浇注系统的充填规律及其结构影响的水模拟试验》论文，介绍了一种由有机玻璃制成的设有缝隙式浇注系统的简易浇铸试验装置，包括储液加压罐、升液管、立筒和带型腔的透明模拟铸型，用水力模拟的方法观察低压铸造生产中使用缝隙式浇注系统,金属液充填薄壁型腔的过程，在充填过程中流体质点运动规律以及铸型型腔的充填顺序，同时考察充型速度、浇注系统各单元结构、尺寸、型腔壁厚，流体粘度等有关因素对充填过程的影响，试验装置仅可以进行垂直缝隙式浇注试验模拟。大连工学院的邓肇豪、张恩涛、李福全等人1981年5月在《铸工》杂志发表题为《浇注系统的水模拟实验-浇注系统的流量系数μ》的论文中介绍了水模拟实验的方法，根据所提出的浇注系统的流量系数的数学公式，采用四种有机玻璃模型确定浇注系统的流量系数，并以电模拟的方法配合水模拟实验，绘制出流量系数曲线。赵忠兴、金光、王永臣、王连琪等人在《热加工工艺》2003年第2期中发表题为《多功能水模拟试验台的研制》论文中介绍了一种水模拟试验台，包括工作台、低压铸造水箱、主水箱、供水泵、副水箱、测量水箱、循环水泵、浇注水箱、流量调节管、升降机构、移动小车、流速仪，移动小车及其上面水箱可前后左右运动，浇注水箱的升降由丝杠和带转轮的丝母靠手动来实现，该试验台可用于流量系数的测定和进行充型试验，不能进行浇铸规律模拟试验。

现有技术的显著缺点是，缺乏有效的室内重力铸造模拟试验装置，尤其是缺乏可以同时具备开展重力浇铸规律模拟试验、充型过程水力模拟试验和振动浇铸试验的综合试验台，受环境影响较大，可测量参数较少，且不便操作，不能满足对铸造成型的重力浇铸模拟试验需要，不能根据各种不同的工况有针对性地制定试验及研究方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种重力浇铸模拟试验台，能够用于铸造成型过程中的重力浇铸模拟教学和试验研究，可在教室或实验室开展，不受环境、时间和场地的影响，既保证了试验的真实性，又保证教学或试验的顺利进行，同时具有极高的经济性和安全性，降低了试验成本，可克服现有技术的缺陷。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置。其中，所述的浇包架位于底座的中部，且与底座通过螺钉相固连；所述的试验浇包安装在浇包架上，试验浇包的两侧与浇包架通过铰链相连接；所述的倾倒装置位于底座的后方，所述的倾倒装置的底部固定安装在底座上，所述的倾倒装置的前端与试验浇包通过铰链相连接；所述的振动台位于底座的前端，且与底座固连；所述的模拟砂箱固定安装在振动台的顶部；所述的测量装置位于底座的前方一侧，所述的测量装置通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动。

所述的浇包架包括中立柱、顶梁、横梁和升降装置，用于支撑和安装试验浇包。其中，所述的中立柱有四根，且通过角码和螺钉对称固定安装在底座上，所述的顶梁固定安装在左右两根中立柱的顶部，所述的横梁安装在前后两根中立柱之间，所述的横梁与中立柱之间通过移动副相连接，且可沿着中立柱上下滑移，在横梁的中部还设有用于与试验浇包相连接的回转销轴；所述的升降装置有两个，且对称布置在底座的左右两侧，用于驱动横梁和试验浇包沿着中立柱升降；所述的升降装置的底部与底座固连，升降装置的顶部与横梁通过铰链相连接；在横梁的回转销轴上还设有三维力传感器和角度传感器，用于测量试验浇包和倾倒装置施加给横梁的力。所述的升降装置采用电动推杆或液压缸或电液缸或气缸。

在所述的试验浇包的顶部前方设有浇包嘴，在所述的试验浇包中部两侧均设有固定销轴套；在所述的固定销轴套的上下两侧分别设有侧上T型槽和侧下T型槽，在所述的侧上T型槽和侧下T型槽外分别固定安装有上活动销轴套和下活动销轴套，所述的上活动销轴套和下活动销轴套均通过T型螺钉与试验浇包相连接；在所述的试验浇包的后侧面上还设有后上T型槽和后下T型槽；在所述的后上T型槽和后下T型槽外分别固定安装有上耳座和下耳座，且所述的上耳座和下耳座均通过T型螺钉与试验浇包相连接；所述的试验浇包通过固定销轴套或上活动销轴套或下活动回转销轴套与横梁上的回转销轴相连接；在所述的试验浇包内设有温度传感器、电加热器和电加热温控器。所述的固定销轴套、上活动销轴套和下活动销轴套均可与横梁上的回转销轴相配合，且上活动销轴套和下活动销轴套可分别在侧上T型槽和侧下T型槽内滑移调节并固定，用于调节试验浇包在倾倒时回转轴线的位置，可用于研究试验浇包的不同回转轴线对液态金属浇铸形态和充型效果的影响，以及试验浇包的不同回转轴线对倾倒装置的结构和驱动力的影响。上耳座和下耳座也可分别在后上T型槽和后下T型槽内滑移调节并固定，用于调节倾倒装置与试验浇包的上下两个连接铰链的位置，进而调节倾倒装置对试验浇包施加倾倒力的角度，可用于研究倾倒装置的施力形式、方向、维数等参数对试验浇包的倾倒浇铸的影响，进而可用于倾倒装置的机构类型综合、分析和优化研究与验证。

所述的倾倒装置包括后立柱、上伸缩杆和下伸缩杆，用于驱动试验浇包绕回转销轴的轴线旋转，并实现倾倒浇铸。其中，所述的后立柱用于安装和支撑上伸缩杆和下伸缩杆，所述的后立柱的底部通过角码和螺钉固定安装在底座上，在所述的后立柱的前侧面上设有刻度尺，用于标定和测量上伸缩杆和下伸缩杆后端在后立柱的安装位置；所述的上伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，上伸缩杆的前端通过铰链与上耳座相连接；所述的下伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，下伸缩杆的前端通过铰链与下耳座相连接。所述的上伸缩杆和下伸缩杆采用电动推杆或液压缸或电液缸或气缸。

所述的模拟砂箱用于替代铸造成型试验中的砂箱与铸型，并在模拟砂箱内安装试验用的不同类型的浇注系统和铸型，以研究不同类型的浇注系统和铸型对液态金属充型过程的影响。在所述的模拟砂箱的顶部中间设有浇口杯，在所述的模拟砂箱的顶部前方设有两个对称布置的明冒口，在所述的模拟砂箱内设有试验用可更换的浇注系统和铸型，在所述的浇口杯内设有流速仪，用于测量试验过程中模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质的注入时的流速和流量参数。所述的模拟砂箱、浇口杯和明冒口及安装在模拟砂箱内的浇注系统和铸型均由透明有机玻璃材料或全透明亚克力材料制成，以便于试验人员在试验中进行目测观察或运用高速摄像机拍照。

所述的测量装置包括测量支架、高速摄像机和激光位移传感器。其中，所述的测量支架的底部通过滑块固定安装在底座上，用于安装高速摄像机、激光位移传感器或其它需要临时安装的测量仪器；所述的测量支架可沿着底座前后移动，用以调节前后方向的测量位置；在测量支架的底部还设有锁紧螺钉，用于固定测量支架。所述的高速摄像机安装在测量支架的上端，用于测量模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质及夹杂物在浇铸过程中的位移和轨迹；所述的高速摄像机与测量支架之间通过倾角可调节支座相连接，可通过倾角可调节支座调节高速摄像机的拍摄角度。所述的激光位移传感器位于高速摄像机的下方，用于测量模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质及夹杂物在浇铸过程中的位置和厚度信息；所述的激光位移传感器通过其尾部的T型可锁紧螺钉安装在测量支架上，便于在测量支架上调节高度。在所述的底座上安装测量支架的一侧设有刻度尺，用于测量和标记测量支架在底座上的位置。

所述的振动台包括可伸缩支腿、工作台和振动电机。其中，所述的可伸缩支腿有四个，且对称布置在底座上，用于支撑并调节工作台的高度；所述的可伸缩支腿的底部与底座通过螺钉相固连，可伸缩支腿的顶部与工作台之间通过球铰链相连接。所述的振动电机有两台，且均固定安装在工作台的底部，为工作台的振动提供激振动力；在所述的工作台的顶部设有称重传感器，用于测量安装在工作台上的模拟砂箱的重量的变化及注入模拟砂箱内模拟液态金属的介质的重量；在工作台的下方还设有加速度传感器，用于实时测量工作台的位移、速度和加速度。两台振动电机的轴线相互平行，且两台振动电机的规格型号完全相同，且在工作时保持同步反向旋转。所述的可伸缩支腿采用双作用液压缸或双作用电液缸或双作用气缸，如此设计使得可伸缩支腿还兼有减振器的功能。

在本实用新型的机械本体外还设有电控箱，在所述的电控箱内设有数据采集卡、控制器和计算机，用于将各传感器获取的传感信息进行采集、分析和处理。

使用时，先根据不同试验内容选择不同的模拟液态金属的介质类型和试验浇包的加热温度，根据具体试验的需要分别调节倾倒装置中上伸缩杆和下伸缩杆的前后两端在试验浇包和后立柱上的位置，确定上活动销轴套在侧上T型槽中的位置或下活动销轴套在侧下T型槽内的位置并锁紧固定，调节好测量支架在底座上的位置以及高速摄像机和激光位移传感器等测量仪器在测量支架上的位置，调节好模拟砂箱在振动台上的位置，并根据试验的需要确定是否选择振动浇铸模式以及确定振动台的振动方向、频率和振幅等参数。各项参数调节完成后，将试验用的浇注系统及铸型固定安装在模拟砂箱内，并确保浇注系统与浇口杯之间连接可靠；然后，将调试好的模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质倒入试验浇包内并加热至设定温度，然后启动倾倒装置驱动试验浇包转动，执行浇铸试验任务。

在执行振动浇铸试验任务时，通过改变振动电机在工作台上的安装位置、方向和振动电机的工作时序，可使工作台产生不同方向和类型的振动。三维力传感器、角度传感器、温度传感器、流速仪、激光位移传感器、加速度传感器以及高速摄像机所拍摄的图像信息等均通过数据采集卡传输给计算机和控制器。

本实用新型的有益效果是，与现有的技术相比，本实用新型结构紧凑,能模拟液态金属的重力浇铸、振动浇铸和重力浇铸充型过程，且参数调节方便，灵活性和实用性强，测试参数多、能为铸造工艺方案的选择、浇注系统的设计及铸造缺陷的形成机理、振动浇铸机理研究和浇铸规律研究提供可靠数据，并能为浇铸设备驱动机构方案设计与优化、整机开发等研究工作提供试验数据和进行原理样机验证。试验结果可通过测量装置、振动台、模拟砂箱和试验浇包中安装的传感器获取，且试验参数可由计算机自动采集、分析和转换。本实用新型可以根据不同的工况、浇注系统和铸型有针对性地制定试验方案，得到有规律的结论，且具有研究不受环境和场地等因素的制约，易于操作、成本低等诸多优点，可克服现有技术的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图；

图2为本实用新型的试验浇包与倾倒装置之间的连接关系示意图；

图3为本实用新型的试验浇包的结构示意图；

图4为本实用新型的振动台与模拟砂箱之间的连接关系示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本实用新型。

如图1、图2、图3和图4所示，一种重力浇铸模拟试验台，包括底座1、浇包架2、试验浇包3、倾倒装置4、振动台5、模拟砂箱6和测量装置7。其中，所述的浇包架2位于底座1的中部，且与底座1通过螺钉相固连；所述的试验浇包3安装在浇包架2上，试验浇包3的两侧与浇包架2通过铰链相连接；所述的倾倒装置4位于底座1的后方，所述的倾倒装置4的底部通过螺钉固定安装在底座1上，所述的倾倒装置4的前端与试验浇包3通过铰链相连接；所述的振动台5位于底座1的前端，且与底座1固连；所述的模拟砂箱6固定安装在振动台5的顶部；所述的测量装置7位于底座1的前方一侧，所述的测量装置7通过滑块固定安装在底座1上，且可沿着底座前后移动。

如图1和图2所示，所述的浇包架2包括中立柱21、顶梁22、横梁23和升降装置24，用于支撑和安装试验浇包3。其中，所述的中立柱21有四根，且通过角码和螺钉对称固定安装在底座1上，所述的顶梁22固定安装在左右两根中立柱21的顶部，所述的横梁23安装在前后两根中立柱21之间，所述的横梁23与中立柱21之间通过移动副相连接，且可沿着中立柱21上下滑移，在横梁23的中部还设有用于与试验浇包3相连接的回转销轴231；所述的升降装置24有两个，且对称布置在底座1的左右两侧，用于驱动横梁23和试验浇包3沿着中立柱21升降；所述的升降装置24的底部与底座1固连，升降装置24的顶部与横梁23通过铰链相连接；在横梁23的回转销轴231上还设有三维力传感器和角度传感器，用于测量试验浇包3和倾倒装置4施加给横梁23的力。所述的升降装置24采用电动推杆或液压缸或电液缸或气缸。

如图1、图2和图3所示，在所述的试验浇包3的顶部前方设有浇包嘴31，在所述的试验浇包3中部两侧均设有固定销轴套32；在所述的固定销轴套32的上下两侧分别设有侧上T型槽33和侧下T型槽34，在所述的侧上T型槽33和侧下T型槽34外分别固定安装有上活动销轴套35和下活动销轴套36，所述的上活动销轴套35和下活动销轴套36均通过T型螺钉与试验浇包3相连接；在所述的试验浇包3的后侧面上还设有后上T型槽37和后下T型槽38；在所述的后上T型槽37和后下T型槽38外分别固定安装有上耳座39和下耳座310，且所述的上耳座39和下耳座310均通过T型螺钉与试验浇包3相连接；所述的试验浇包3通过固定销轴套32或上活动销轴套35或下活动回转销36与横梁23上的回转销轴231相连接；在所述的试验浇包3内设有温度传感器、电加热器和电加热温控器。所述的固定销轴套32、上活动销轴套35和下活动销轴套36均可与横梁23上的回转销轴231相配合，且上活动销轴套35和下活动销轴套36可分别在侧上T型槽33和侧下T型槽34内滑移调节并固定，用于调节试验浇包3在倾倒时回转轴线的位置，可用于研究试验浇包3的不同回转轴线对液态金属浇铸形态和充型效果的影响，以及试验浇包3的不同回转轴线对倾倒装置4的结构和驱动力的影响。上耳座39和下耳座310也可分别在后上T型槽37和后下T型槽38内滑移调节并固定，用于调节倾倒装置4与试验浇包3的上下两个连接铰链的位置，进而调节倾倒装置4对试验浇包3施加倾倒力的角度，可用于研究倾倒装置4的施力形式、方向、维数等参数对试验浇包3的倾倒浇铸的影响，进而可用于倾倒装置4的机构类型综合、分析和优化研究与验证。

如图1和图2所示，所述的倾倒装置4包括后立柱41、上伸缩杆42和下伸缩杆43，用于驱动试验浇包3绕回转销轴231的轴线旋转，并实现倾倒浇铸。其中，所述的后立柱41用于安装和支撑上伸缩杆42和下伸缩杆43，所述的后立柱41的底部通过角码和螺钉固定安装在底座1上，在所述的后立柱41的前侧面上设有刻度尺，用于标定和测量上伸缩杆42和下伸缩杆43后端在后立柱41的安装位置；所述的上伸缩杆42的后端通过铰链与后立柱41相连接，上伸缩杆42的前端通过铰链与上耳座39相连接；所述的下伸缩杆43的后端通过铰链与后立柱41相连接，下伸缩杆43的前端通过铰链与下耳座310相连接。所述的上伸缩杆42和下伸缩杆43采用电动推杆或液压缸或电液缸或气缸。

如图1和图4所示，所述的模拟砂箱6用于替代铸造成型试验中的砂箱与铸型，并在模拟砂箱6内安装试验用的不同类型的浇注系统和铸型，以研究不同类型的浇注系统和铸型对液态金属充型过程的影响。在所述的模拟砂箱6的顶部中间设有浇口杯61，在所述的模拟砂箱6的顶部前方设有两个对称布置的明冒口62，在所述的模拟砂箱6内设有试验用可更换的浇注系统和铸型，在所述的浇口杯61内设有流速仪，用于测量试验过程中模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质的注入时的流速和流量参数。所述的模拟砂箱6、浇口杯61和明冒口62及安装在模拟砂箱6内的浇注系统和铸型均由透明有机玻璃材料或全透明亚克力材料制成，以便于试验人员在试验中进行目测观察或运用高速摄像机72拍照。

如图1所示，所述的测量装置7包括测量支架71、高速摄像机72和激光位移传感器73。其中，所述的测量支架71的底部通过滑块固定安装在底座1上，用于安装高速摄像机72、激光位移传感器73或其它需要临时安装的测量仪器；所述的测量支架71可沿着底座1前后移动，用以调节前后方向的测量位置；在测量支架71的底部还设有锁紧螺钉，用于固定测量支架71。所述的高速摄像机72安装在测量支架71的上端，用于测量模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质及夹杂物在浇铸过程中的位移和轨迹；所述的高速摄像机72与测量支架71之间通过倾角可调节支座721相连接，可通过倾角可调节支座721调节高速摄像机72的拍摄角度。所述的激光位移传感器73位于高速摄像机72的下方，用于测量模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质及夹杂物在浇铸过程中的位置和厚度信息；所述的激光位移传感器73通过其尾部的T型可锁紧螺钉安装在测量支架71上，便于在测量支架71上调节高度。在所述的底座1上安装测量支架71的一侧设有刻度尺，用于测量和标记测量支架71在底座上的位置。

如图1和图4所示，所述的振动台5包括可伸缩支腿51、工作台52和振动电机53。其中，所述的可伸缩支腿51有四个，且对称布置在底座1上，用于支撑并调节工作台52的高度；所述的可伸缩支腿51的底部与底座1通过螺钉相固连，可伸缩支腿51的顶部与工作台52之间通过球铰链相连接。所述的振动电机53有两台，且均固定安装在工作台52的底部，为工作台52的振动提供激振动力；在所述的工作台52的顶部设有称重传感器，用于测量安装在工作台上的模拟砂箱6的重量的变化及注入模拟砂箱6内模拟液态金属的介质的重量；在工作台52的下方还设有加速度传感器，用于实时测量工作台52的位移、速度和加速度。两台振动电机53的轴线相互平行，且两台振动电机53的规格型号完全相同，且在工作时保持同步反向旋转。所述的可伸缩支腿51采用双作用液压缸或双作用电液缸或双作用气缸，如此设计使得可伸缩支腿51还兼有减振器的功能。

在本实用新型的机械本体外还设有电控箱，在所述的电控箱内设有数据采集卡、控制器和计算机，用于将各传感器获取的传感信息进行采集、分析和处理。

使用时，先根据不同试验内容选择不同的模拟液态金属的介质类型和试验浇包3的加热温度，根据具体试验的需要分别调节倾倒装置4中上伸缩杆42和下伸缩杆43的前后两端在试验浇包3和后立柱41上的位置，确定上活动销轴套35在侧上T型槽33中的位置或下活动销轴套36在侧下T型槽34内的位置并锁紧固定，调节好测量支架71在底座1上的位置以及高速摄像机72和激光位移传感器73等测量仪器在测量支架71上的位置，调节好模拟砂箱6在振动台5上的位置，并根据试验的需要确定是否选择振动浇铸模式以及确定振动台5的振动方向、频率和振幅等参数。各项参数调节完成后，将试验用的浇注系统及铸型固定安装在模拟砂箱6内，并确保浇注系统与浇口杯61之间连接可靠；然后，将调试好的模拟液态金属的水、泥浆或甘油等介质倒入试验浇包3内并加热至设定温度，然后启动倾倒装置4驱动试验浇包3转动，执行浇铸试验任务。

在执行振动浇铸试验任务时，通过改变振动电机53在工作台52上的安装位置、方向和振动电机53的工作时序，可使工作台52产生不同方向和类型的振动。三维力传感器、角度传感器、温度传感器、流速仪、激光位移传感器73、加速度传感器以及高速摄像机72所拍摄的图像信息等均通过数据采集卡传输给计算机和控制器。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置，其特征在于：所述的浇包架位于底座的中部，且与底座通过螺钉相固连；所述的试验浇包安装在浇包架上，试验浇包的两侧与浇包架通过铰链相连接；所述的倾倒装置位于底座的后方，所述的倾倒装置的底部固定安装在底座上，所述的倾倒装置的前端与试验浇包通过铰链相连接；所述的振动台位于底座的前端，且与底座固连；所述的模拟砂箱固定安装在振动台的顶部；所述的测量装置位于底座的前方一侧，所述的测量装置通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动；

所述的浇包架包括中立柱、顶梁、横梁和升降装置，所述的中立柱有四根，且对称固定安装在底座上，所述的顶梁固定安装在左右两根中立柱的顶部，所述的横梁安装在前后两根中立柱之间，所述的横梁与中立柱之间通过移动副相连接，且可沿着中立柱上下滑移，在横梁的中部还设有回转销轴；所述的升降装置有两个，且对称布置在底座的左右两侧，所述的升降装置的底部与底座固连，升降装置的顶部与横梁通过铰链相连接；在横梁的回转销轴上还设有三维力传感器和角度传感器；

在所述的试验浇包的顶部前方设有浇包嘴，在所述的试验浇包中部两侧均设有固定销轴套；在所述的固定销轴套的上下两侧分别设有侧上T型槽和侧下T型槽，在所述的侧上T型槽和侧下T型槽外分别固定安装有上活动销轴套和下活动销轴套，所述的上活动销轴套和下活动销轴套均通过T型螺钉与试验浇包相连接；在所述的试验浇包的后侧面上还设有后上T型槽和后下T型槽；在所述的后上T型槽和后下T型槽外分别固定安装有上耳座和下耳座，且所述的上耳座和下耳座均通过T型螺钉与试验浇包相连接；所述的试验浇包通过固定销轴套或上活动销轴套或下活动销轴套与横梁上的回转销轴相连接；在所述的试验浇包内设有温度传感器、电加热器和电加热温控器；

所述的倾倒装置包括后立柱、上伸缩杆和下伸缩杆，所述的后立柱的底部固定安装在底座上，在所述的后立柱的前侧面上设有刻度尺；所述的上伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，上伸缩杆的前端通过铰链与上耳座相连接；所述的下伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，下伸缩杆的前端通过铰链与下耳座相连接；

在所述的模拟砂箱的顶部中间设有浇口杯，在所述的模拟砂箱的顶部前方设有两个对称布置的明冒口，在所述的模拟砂箱内设有试验用可更换的浇注系统和铸型，在所述的浇口杯内设有流速仪；

所述的测量装置包括测量支架、高速摄像机和激光位移传感器，所述的测量支架的底部通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动，在测量支架的底部还设有锁紧螺钉；所述的高速摄像机安装在测量支架的上端，且与测量支架之间通过倾角可调节支座相连接；所述的激光位移传感器位于高速摄像机的下方，所述的激光位移传感器通过其尾部的T型可锁紧螺钉安装在测量支架上。

2.根据权利要求1所述的一种重力浇铸模拟试验台，其特征在于：所述的振动台包括可伸缩支腿、工作台和振动电机，所述的可伸缩支腿有四个，且对称布置在底座上，所述的可伸缩支腿的底部与底座通过螺钉相固连，可伸缩支腿的顶部与工作台之间通过球铰链相连接；所述的振动电机有两台，且均固定安装在工作台的底部；在所述的工作台的顶部设有称重传感器，在工作台的下方还设有加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种重力浇铸模拟试验台，其特征在于：所述的模拟砂箱、浇口杯、明冒口、浇注系统和铸型均由透明有机玻璃材料或全透明亚克力材料制成。

4.根据权利要求2所述的一种重力浇铸模拟试验台，其特征在于：两台振动电机的轴线相互平行，且两台振动电机的规格型号完全相同。

5.根据权利要求1所述的一种重力浇铸模拟试验台，其特征在于：所述的升降装置、上伸缩杆和下伸缩杆采用电动推杆或液压缸或电液缸或气缸。

6.根据权利要求2所述的一种重力浇铸模拟试验台，其特征在于：所述的可伸缩支腿采用双作用液压缸或双作用电液缸或双作用气缸。