专利名称：铸造过程流体模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铸造过程流体模拟装置，尤其是低压铸造过程的水模拟装置，特别用于模拟低压铸造过程中金属液的流动。
技术背景铸造行业是制造业的重要组成部分，对国民经济的发展起着重要作用，同时，铸造业又是产品质量不易保证，废品率较高的产业。合金铸造的过程涉及到凝固理论、传热学、 工程力学、流体力学等多种学科。充型不稳定可导致多种铸造缺陷的产生。在申请号为CN89210181. 4申请人为沈阳工业学院的文件中披露了一种铸造过程模拟器，由模拟铸造过程中每个动作的指示灯和微型继电器组成的动作模拟板和模拟铸造过程中切换开关的手动开关组成的信号输入模拟板构成。其特征在于模拟动作过程进行控制过程微机程序的调试。节省调试中的人力，物资和经费，减少现场调试，时间，提高铸造生产效率。在申请号为CN200410100470. 1申请人为中国科学院金属研究所的文件中披露了一种可视化铸造方法，具体地说是一种“看得见”的铸造方法。本发明首先采用数值模拟技术计算铸件的充型和凝固过程，预报并减少(或消除)铸件常规的缩孔疏松、热裂等缺陷； 然后通过三维X射线实时监测系统实际观察铸件充型和凝固过程，通过透视金属液在型腔中的运动，可直接观察到气孔、夹杂等目前依赖模拟手段无法预报的铸造缺陷；最后通过模拟与观测集成，优化浇注系统设计，生产近终形的优质铸件。本发明为中国铸造业提供一种能够实现节能降耗、减少环境资源压力、提高铸件合格率和工艺出品率、减少加工余量、实现近终形的可视化铸造技术。它适用于普通砂型铸造、精密铸造等不同合金和尺寸规格的铸件的铸造过程。这种方法的缺点在于，需要在工作条件恶劣的情况下建构观测系统和控制系统，并不能在事前以更为经济、安全的方式实现控制
实用新型内容
本领域技术人员容易知道一般解决充型不稳定的方法是运用计算机软件 ViewCast、ProCast等进行模拟先绘制出铸件的三维图形，然后在计算机中设置铸造参数，利用软件来观测其充型过程，从而优化铸造工艺。水力模拟是一种常用的流场模拟实验方法。根据流体力学相似理论，只要保证两个流动过程的几何相似，物理特性相似以及力学性能相似，则这两个流体流动过程就相似。 在实际的模型实验中，要同时满足相似的各种准则条件几乎是不可能的。对于水和液态金属这一具体流体而言，虽然各自被作用着各种不同性质的外力，但总有少数几种外力在对运动状态的影响中处于支配地位。因此，在模型实验中，只要使其中起主导作用的外力满足相似条件，就能够反映出流体的运动状态。水和液态金属可看作不可压缩的液体，只要保证粘性力相似准则和重力相似准则就可以基本满足相似条件。研究结果表明，在相似原理指导下，进行水力模拟是可行的，是能够基本反映实际液态金属流动情况的。
3[0007]为解决上述问题，本实用新型提供一种合金低压铸造过程的水模拟装置，这种装置可以用水模拟金属液在低压充型条件下在铸件中的流动情况，从而分析其充型的流场过程，观察铸件的低压充型是否平稳，模拟效果良好，可以多次重复使用。该水模拟使用方便， 操作简单，经久耐用，数据可靠，可以很好的模拟低压铸造的充型过程。一种铸造过程流体模拟装置，包括压力源，与该压力源相连并且内部容纳有流体的罐体，其特征在于，该铸造过程流体模拟装置还包括与罐体流体连通并且可观测的模拟金属流动的模腔。最好，所述模拟金属流动的模腔包括用于使该模腔与外界连通或隔离的可拆卸密封装置。最好，所述模拟金属流动的模腔为透明材料制成。例如有机玻璃。有利地，所述模腔是由立筒、内腔体和外腔体构成的空腔，从而模拟薄壁铸件的充型过程。最好，所述立筒具有流体流入的孔腔，该孔腔与外腔体的外周壁上的空隙相通，所述外腔体和内腔体之间形成了环形空间。最好，所述密封装置包括上盖板和设置在该上盖板和模腔开口之间的塞子。最好，所述模腔与罐体通过引流装置连通。最好，所述引流装置包括升液管和与升液管相连并将流体向至少两个对称方向导向的导向装置。最好，所述导向装置上部设有至少两个开口，所述开口与所述孔腔相通。另外，所述流体为水。此外，本实用新型采用的优选技术方案为气瓶连接着阀门，阀门通过中空橡胶管和气流调节器相连，气流调节器通过中空橡胶管和气泵相连，同时，气流调节器还通过中空橡胶管与圆柱罐体相连，橡胶管当中有阀门，罐体右侧连接着压力表，可以测量罐体内部的气体压力，罐体内盛有模拟液体。盖板盖在罐体之上，其作用有两个，首先是密封罐体内的空气，其次是固定升液管，升液管的上端和有机玻璃管连通，下端在罐体内的水面以下，有机玻璃管是长方体形状，通过左右两端的2个孔和左右2个圆柱立筒连通，圆柱内腔体和圆柱外腔体之间形成一个空间，这个空间就是水力模拟铸件的型腔，立筒通过外腔体上面的缝隙和模拟铸件的型腔相连，即和内腔体与外腔体之间的空间相连通。立筒、内腔体、外腔体的上面有上盖板，上盖板的上面有孔，塞子可以和孔紧密配合，保证不漏气。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。附图包括图1是本实用新型低压铸造过程流体模拟装置的简示图；图2是本实用新型模拟装置的模拟金属流动模腔的俯视图。
具体实施方式
由图1和2可知，附图标记所对应的部件如下1为气瓶，2为阀门，3为中空橡胶管，4为气流调节器，5为中空橡胶管，6为气泵，7为中空橡胶管，8为阀门，9为中空橡胶管， 10为罐体，11为模拟液体，在这里是水，12为升液管，13为压力表，14为盖板，15为有机玻璃管，16为立筒，17为内腔体，18为外腔体，19为塞子，20为上盖板。模拟金属流动的模腔可以包括有机玻璃管15，立筒16，外腔体18，内腔体19。此处有机玻璃管15并不局限于有机玻璃材料，只要是透明的能够满足本实用新型使用要求的材料都是可以的。此处模拟金属流体的模腔适用于低压铸造过程，如弹壳等的铸造。根据需要所述模腔可以进行适应性改变，从而更准确地模拟铸造流动过程。在使用的时候，先接通气泵6的电源，启动气泵6，气泵6通过中空橡胶管5和气流调节器4相连，同时打开阀门2，可以给气瓶1充气。当需要为罐体10充气时，打开阀门 8，则气流通过中空橡胶管9进入罐体10，通过压力表13可以知道罐体内的气体压力，在气体压力的作用下，罐体内的水被压入升液管12内，顺着升液管12向上流动，进入有机玻璃管15内，通过有机玻璃管15的孔，进入立筒16内，外腔体18有缝隙和立筒16相连通，水在压力下会进入内腔体17和外腔体18构成的密闭型腔内，从而在型腔内流动，如图1中的箭头所示，箭头的方向即表示水流的方向，水在型腔内的流动过程即和铸件中金属液体的浇注过程相似，由于立筒16、内腔体17、外腔体18均为透明的有机玻璃材质制成，因此可以用肉眼观测水的充型过程，从而可知道是否卷气以及充型过程是否平稳。塞子19和上盖板20的孔紧密配合，若想保持模拟型腔的气体压力不变，即内腔体 17和外腔体18构成的空间的压力不变，从上盖板20的孔中拔出塞子19，则模拟的型腔和外界大气压连通，压力没有变化；如果把塞子19塞紧，则模拟型腔的压力随着充型过程的进行会越来越大。由于塞子19和上盖板20均采用有机玻璃材质制成，因此以上两种情况下都可以观测水的充型过程。
权利要求1.一种铸造过程流体模拟装置，包括压力源，与该压力源相连并且内部容纳有流体的罐体，其特征在于，该铸造过程流体模拟装置还包括与罐体流体连通并且可观测的模拟金属流动的模腔。
2.根据权利要求1所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述模拟金属流动的模腔包括用于使该模腔与外界连通或隔离的可拆卸密封装置。
3.根据权利要求2所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述模拟金属流动的模腔为透明材料制成。
4.根据权利要求3所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述模腔是由立筒、内腔体和外腔体构成的空腔，从而模拟薄壁铸件的充型过程。
5.根据权利要求4所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述立筒具有流体流入的孔腔，该孔腔与外腔体的外周壁上的空隙相通，所述外腔体和内腔体之间形成了环形空间。
6.根据权利要求5所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述密封装置包括上盖板和设置在该上盖板和模腔开口之间的塞子。
7.根据权利要求6所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述模腔与罐体通过引流装置连通。
8.根据权利要求7所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述引流装置包括升液管和与升液管相连并将流体向至少两个对称方向导向的导向装置。
9.根据权利要求8所述的铸造过程流体模拟装置，其特征在于，所述导向装置上部设有至少两个开口，所述开口与所述孔腔相通。
10.根据权利要求9所述的铸造过程流体模拟装置，所述流体为水。
专利摘要一种铸造过程流体模拟装置，包括压力源，与该压力源相连并且内部容纳有流体的罐体，其特征在于，该铸造过程流体模拟装置还包括与罐体流体连通并且可观测的模拟金属流动的模腔。
文档编号B22D18/04GK202114240SQ20112020397
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者历长云, 米国发, 胡玉昆, 郑喜平, 陈立林 申请人:河南理工大学