一种模拟离心铸造的多环薄壁模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于离心铸造领域，更具体地，涉及一种用于模拟实验的多环薄壁的离心铸造模具。
【背景技术】
[0002]离心铸造能使液态金属中气体和熔渣在离心力作用下自外向内移动而排出，使得铸件极少存在缩孔、缩松、夹渣和气孔等缺陷，其广泛应用于生产套筒类、薄壁类等环形铸件。
[0003]在离心铸造过程中各种工艺参数的变化、液态金属充型过程自由表面的剧烈变化，都影响着铸件的成形质量。为了获知离心铸造过程中各种工艺参数的变化、液态金属充型过程自由表面的剧烈变化等，可以采用真实实验进行相关研宄，或者采用数值模拟方法进行研宄。其中，物理模拟研宄液态金属充型过程是一种研宄离心铸造较有效的方法，其中最常用的是物理水模拟实验。
[0004]离心铸造模具是影响物理模拟实验研宄的关键，模具结构除了针对特定问题而设计，还需要保证有利于实验的成功进行以及合理数据的获取。公开号为CN 202024943 U的中国实用新型专利公开了一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，其为一种物理水模拟离心铸造的实验装置。然而，为简化模拟，其模具局限于小型平面结构的模具设计，该小型平面结构的模具适宜研宄液体二维平面自由面，但实际金属液体充型过程是复杂的三维流动形态。因此，该小型平面结构的模具不适用，相应也不能获取合理有用的数据。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模拟试验用的离心铸造模具，其通过在圆形底板上设置浇口杯、十字形浇道、具有一定高度的环形模腔室，相应实现了模拟试验时，流体能从浇口杯经十字形浇道进入环形模腔室，并在离心力作用下，进行三维流动而填充环形模腔室，该模具能用于研宄金属液体充型过程中复杂的三维流动。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种模拟离心铸造的多环薄壁模具，其特征在于，包括底盘，浇口杯，浇道以及铸造模，其中
[0007]所述底盘呈圆形平板状，所述浇口杯设置在底盘圆心处；
[0008]所述铸造模固定在所述底盘上，呈环形柱状，其包括内壁面、外壁面以及顶壁面，所述内壁面、外壁面、顶壁面以及底盘包围形成环形柱状的腔室，该铸造模的环圆心与底盘圆心重合，其顶壁面上具有用于排气的开孔；
[0009]所述浇道固定在底盘上，用于连通所述浇口杯和所述铸造模的腔室，
[0010]所述浇道的高度小于所述铸造模的高度，工作时，离心力使经浇口杯进入的流体通过浇道到达铸造模的腔室，并进一步自外而内、自下而上填充铸造模的腔室，以进行金属液体充型过程模拟。
[0011]通过以上发明构思，设置浇道和铸造模，能在离心力相对较小时，保留普通物理模拟离心铸造模具的平面结构功能，即在离心力相对较小时，用于研宄液体二位平面自由面；在离心力相对较大时，使流体自外而内、自下而上充入腔室，而进行流体三维形态流动过程的模拟。铸造模高度大于浇道高度的技术特征保证了流体能自下而上充入腔室，相应实现了流体三维形态流动过程的模拟。
[0012]进一步的，所述铸造模的高度为所述浇道高度的2?5倍。研宄表明，铸造模的高度为所述浇道高度的2?5倍时，适宜模拟套筒类、薄壁类等环形铸件的离心铸造过程，相应获得的模拟试验的参数能最为有利的指导实际生产。
[0013]进一步的，所述铸造模数量为多个，多个所述铸造模具有相同的环圆心。通常的，铸造模的数量优选为两个，但是还可以是根据试验设置的三个，或者其他任意个。
[0014]进一步的，所述浇道呈十字形，所述浇口杯位于十字形浇道的交叉点上。通过以上发明构思，从浇口杯中进入流体能较为均匀的从十字形浇道的四个通道进入铸造模内。
[0015]进一步的，在环外径最大的铸造模的外壁面上设置有排水通道，所述排水通道的底面呈坡口向下式布置，用于模拟试验结束后排净流体。
[0016]进一步的，所述铸造模的顶壁上沿环圆心对称布置有多个排气孔，用于排出气体，所述排气孔靠近铸造模的内壁面，用于防止流体溢出。
[0017]进一步的，所述环外径最大的铸造模的外壁面与底盘相交处设置有环形肋或者加强筋，用于保证铸造模和底盘间的牢固连接。
[0018]进一步的，所述模具的材料为有机玻璃。
[0019]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0020](I)本发明模具保持了普通物理模拟离心铸造模具平面结构功能，又能模拟真实流体三维形态流动过程；
[0021](2)铸造模的高度为所述浇道高度的2?5倍，适宜模拟套筒类、薄壁类等环形铸件的离心铸造过程，相应获得的模拟试验的参数贴合实际，对实际生产具有指导意义。
【附图说明】
[0022]图1是本发明实施例中模具的俯视图；
[0023]图2是本发明实施例中模具的正视图；
[0024]图3是本发明实施例中模具的斜视图。
[0025]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0026]1.底盘，2.螺栓孔，3.环形肋，4.外铸造模，5.排气孔，6.内铸造模，7.浇口杯，8.浇道，9.排水通道。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]图1是本发明一个优选实施例中模具的俯视图，图2是该模具的正视图，图3是该模具的斜视图。由图可知，其包括底盘1，浇口杯7，浇道8以及铸造模。底盘I呈圆形平板状，浇口杯设置在底盘圆心处，浇口杯用于加入模拟试验所需要的流体，通常将其设置为漏斗形，方便使用。铸