磁阀，待坩祸中金属液冷却3-8秒后，倾转试验平台翻转模具，倾倒处未完全凝固的金属液；
[0033]⑥待对开模具中铸锭冷却后，关闭真空罐与封闭腔体之间的电磁阀，并打开封闭腔体的卸真空电磁阀卸掉封闭腔体中的真空，取出铸锭并沿热电偶头部位置切断坯料，并测量铸锭内环直径；
[0034]⑦读取铸锭凝固过程的温度记录，获取熔体倾倒时刻铸锭在热电偶头部截面处的温度分布，并通过线性拟合获得熔体倾倒时刻铸锭内环半径处的温度值；
[0035]⑧根据该合金凝固过程的温度与固相分数关系，获得熔体倾倒时刻铸锭内环半径处的固相率，该固相率即为该合金的临界固相分数。
[0036]实施例1
[0037]以亚共晶铝硅合金ZLlOl合金作为检测对象，首先差示扫描量热法检测出被测金属凝固过程中温度与固相率的关系；选用对开模具(21、22)型腔上内径为60mm，下内径为30mm，高为105mm，将其置于倾转试验台2上；并将销装热电偶(9_12)固定在距离对开模具(21,22)底部75_的高度上，并均布在对开模具(21、22)的内腔中心到坩祸壁的径向位置上；连接好高电压信号计时型计时器(17)的连接线(15、16);在电阻炉中熔化该亚共晶铝硅合金ZLlOl并加热至713°C (过热100°C )保温待用，并加热对开模具(21、22)至100°C;设定高电压信号计时型计时器(17)的时间为3秒，并关闭卸真空电磁阀(13)和打开连接封闭腔体(14)与真空罐(5)之间的电磁阀(8)，启动真空栗(4)将真空罐(5)压力降低至20Kpa，迅速将高温熔体浇满对开模具(21、22)的型腔，立即打开连接真空罐(5)与封闭腔体(14)之间的电磁阀(8)，3秒钟后倾转试验台(2)迅速倾倒出对开模具(21、22)腔体中未完全凝固金属液；待凝固冷却后获得铸锭(27)，打开卸真空电磁阀(13)去除铸件，沿铠装热电偶(9-12)的头部位置切断铸锭(27)，测量出所获得铸锭(27)在铠装热电偶(9-12)头部位置高度上截面的内径尺寸；根据剩余合金液体倾倒时刻沿径向的温度分布，获得剩余合金液倾倒时刻内环处的温度值为585°C，并根据合金的DSC检测结果，获得具有流动性的合金对应的固相率为60%，所获得固相率即为该合金在该压力条件下的临界凝固系数。
[0038]实施例2
[0039]以亚共晶铝硅合金A356作为检测对象，首先差示扫描量热法检测出被测金属凝固过程中温度与固相率的关系；选用对开模具(21、22)型腔上内径为60mm，下内径为30mm，高为105mm，将其置于倾转试验台2上；并将铠装热电偶(9_12)固定在距离对开模具(21、22)底部75mm的高度上，并均布在对开模具(21、22)的内腔中心到坩祸壁的径向位置上；连接好高电压信号计时型计时器(17)的连接线(15、16);在电阻炉中熔化该亚共晶铝硅合金A356并加热至719°C (过热110°C )保温待用，并加热对开模具(21、22)至180°C;设定高电压信号计时型计时器(17)的时间为5秒，并关闭卸真空电磁阀(13)和打开连接封闭腔体(14)与真空罐(5)之间的电磁阀(8)，启动真空栗(4)将真空罐(5)压力降低至50Kpa，迅速将高温熔体浇满对开模具(21、22)的型腔，立即打开连接真空罐(5)与封闭腔体(14)之间的电磁阀(8)，5秒钟后倾转试验台(2)迅速倾倒出对开模具(21、22)腔体中未完全凝固金属液；待凝固冷却后获得铸锭(27)，打开卸真空电磁阀(13)去除铸件，沿铠装热电偶(9-12)的头部位置切断铸锭(27)，测量出所获得铸锭(27)在铠装热电偶(9-12)头部位置高度上截面的内径尺寸；根据剩余合金液体倾倒时刻沿径向的温度分布，获得剩余合金液倾倒时刻内环处的温度值为568°C，并根据合金的DSC检测结果，获得具有流动性的合金对应的固相率为58%，所获得固相率即为该合金在该压力条件下的临界凝固系数。
[0040]实施例3
[0041]以亚共晶铝硅合金A356合金作为检测对象，首先差示扫描量热法检测出被测金属凝固过程中温度与固相率的关系；选用对开模具(21、22)型腔上内径为60mm，下内径为30mm，高为105mm，将其置于倾转试验台2上；并将销装热电偶(9-12)固定在距离对开模具(21、22)底部75_的高度上，并均布在对开模具(21、22)的内腔中心到坩祸壁的径向位置上；连接好高电压信号计时型计时器(17)的连接线(15、16);在电阻炉中熔化该亚共晶铝硅合金A356合金并加热至729°C (过热120°C )保温待用，并加热对开模具(21、22)至2500C ;设定高电压信号计时型计时器(17)的时间为3秒，并关闭卸真空电磁阀(13)和打开连接封闭腔体(14)与真空罐(5)之间的电磁阀(8)，启动真空栗(4)将真空罐(5)压力降低至80Kpa，迅速将高温熔体浇满对开模具(21、22)的型腔，立即打开连接真空罐(5)与封闭腔体(14)之间的电磁阀(8)，3秒钟后倾转试验台⑵迅速倾倒出对开模具(21、22)腔体中未完全凝固金属液；待凝固冷却后获得铸锭(27)，打开卸真空电磁阀(13)去除铸件，沿铠装热电偶(9-12)的头部位置切断铸锭(27)，测量出所获得铸锭(27)在铠装热电偶(9-12)头部位置高度上截面的内径尺寸；根据剩余合金液体倾倒时刻沿径向的温度分布，获得剩余合金液倾倒时刻内环处的温度值为565°C，并根据合金的DSC检测结果，获得具有流动性的合金对应的固相率为50%，所获得固相率即为该合金在该压力条件下的临界凝固系数。
[0042]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种用于低压铸造合金临界凝固系数检测的装置，包括设备支架、倾转实验平台、电机、安装在倾转实验台上的对开模具、连接在对开动模相连的液压缸、与对开模具相连接的测温热电偶、铠装热电偶、与铠装热电偶相连的多通道温度采集设备、位于模具上方的密闭腔体、与密闭腔体相连接的真空罐、真空压力表、与真空罐相联接的抽真空设备、联接真空罐的电磁阀，密闭腔体的卸真空电磁阀、与电机和对开模具型腔金属相连的高电压信号计时器、与电机和电磁阀以及测温热电偶相连的综合控制单元，所述模具中盛装合金熔体。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述对开模具安装有电阻加热棒和测温热电偶，所述对开模具腔体的顶部内直径60mm，底部内直径为30mm，内高度为105mm，并通过浇注系统与该模腔相联接。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述铠装热电偶为直径为0.5mm的镍铬-镍硅热电偶，均匀布置于对开模具型腔内从型腔中心到壁面的径向方向上，铠装热电偶头部置于距离型腔底部三分之二型腔高度的位置上。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述高电压信号计时器分别联电机和对开模具型腔中的合金。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述对开模具及铠装热电偶位于密闭腔体中，所述封闭腔体通过电磁阀与真空罐相联接，所述真空罐与抽真空设备相连接，并联接真空压力表。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述高电压信号计时器在模具内腔顶部设置有连接导线，并与倾转试验平台相联。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述综合控制柜与电机、高电压信号计时器、电磁阀、抽真空设备、对开模具相联。8.一种用于低压铸造合金临界凝固系数检测的方法，首先，采用差示扫描量热法检测出被测金属凝固过程中温度与固相率的关系；然后，将对开模具预热到100-250°C并保温，调节并固定铠装热电偶在对开模具型腔中的径向分布和高度位置，并连接好热电偶与多通道温度采集设备；其次，启动真空栗，将真空罐抽真空至20-80KPa ;再次，将过热100-120°C的合金液浇注到对开模具型腔中，并立即打开连接真空罐与封闭腔体的电磁阀，待金属液冷却3-8秒后，倾倒出对开模具型腔心部未凝固金属液，待对开模具中剩余金属冷却后，关闭真空罐与密闭腔体的电磁阀并打开卸真空电磁阀卸掉密闭腔体的真空，取出铸件，并从高电压信号计时型计时器读取合金液凝固时间；然后，在记录的温度数据中获取移除金属液时刻铸坯沿径向的温度分布，获得移除合金液时刻铸件所处的铠装热电偶头部高度位置上沿铸件径向的温度分布；最后，沿铠装热电偶顶部位置切断铸坯，并测量出该位置处铸坯内环直径，根据该时刻的温度分布确定出移除金属液时刻铸件内环所对应的温度值，进而由已知金属凝固过程中温度与固相率的关系确定出具有流动能力合金的固相率，所确定出的固相率即为该合金的临界凝固系数。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于:在浇注金属液前，综合控制单元预设金属液冷却时间和压力，当金属液填充满模具型腔时，高电压信号计时器开始计时，并立即打开连接封闭腔体与真空罐之间的电磁阀，并启动抽真空设备保持真空栗处于设定压力，一旦到达预设冷却时间，立即启动电机，倾转安装在倾转实验台上的对开模具倒出仍具有流动性的合金，再关闭连接封闭腔体与真空罐之间的电磁阀并打开密闭腔体的卸真空电磁阀，取 出铸件。
【专利摘要】本发明公开了一种用于低压铸造合金临界凝固系数检测的装置和方法，该装置包括倾转实验平台、对开模具及加热控温装置、多通道测温装置、高电压信号计时器、密闭腔体、抽真空系统。首先，采用差示扫描量热法测出被测合金温度与固相率的关系；然后，将模具预热到100-250℃，合金熔体过热100-120℃；其次，待过热合金熔体浇满模具后迅速将封闭腔体抽真空至20-80Kpa，待合金熔体冷却3-8秒后倒出未完全凝固金属液；然后，获得移除合金液时刻铸件在铠装热电偶头部高度位置上固液界面的温度，进而确定出具有流动能力的合金固相率，该固相率即为临界凝固系数。采用该方法和装置具有数据可靠、操作方便的特点。
【IPC分类】B22D18/08, B22D18/04
【公开号】CN105081283
【申请号】CN201510577326
【发明人】王开, 郭刚印, 赵凯阳, 徐慧, 夏伟, 高亮, 陈佳, 杨培江
【申请人】重庆大学, 重庆长安汽车股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月11日