專利名稱：模具材料沖蝕試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模具材料性能評價技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種操作簡單、造價低廉的模具沖蝕試驗機，具體地說是通過模擬壓鑄過程中液態(tài)金屬對模具材料的沖蝕過程，控制沖蝕的速度、角度、溫度，改變這三個變量來衡量模具材料對液態(tài)高溫金屬沖蝕作用的抵抗能力。
背景技術(shù)：
在液態(tài)金屬壓鑄成型過程中，壓鑄模具材料起到至關(guān)重要的作用，承受著的液態(tài)金屬的高溫和沖擊作用，因液態(tài)高溫金屬的沖蝕腐蝕模具表面會過于粗糙并在尺寸上失去應(yīng)有的精度，從而造成模具的失效。目前，因沖蝕腐蝕而造成模具的失效是困擾壓鑄行業(yè)的一大難題，模具的頻繁更換在增加了壓鑄成本的同時也降低了生產(chǎn)效率。不同的模具材料具有不同的抵抗液態(tài)高溫金屬沖蝕的能力，如何對模具材料這種抗沖蝕的能力進行測試評價是現(xiàn)如今模具材料性能評價方面的一大缺失，并且缺少統(tǒng)一的評價標準和評價方法。目前對模具材料抗沖蝕性能的研究途徑還停留在原始階段，僅僅依靠于對實際生產(chǎn)中失效模具采樣進行分析，這種方法對模具的性能評價存在滯后性、周期長、可重復(fù)行性差，而且對模具的失效沒有預(yù)見性。另一方面缺少簡單實用的沖蝕實驗設(shè)備可用，給評價模具材料的抗沖蝕性能帶來了極大地困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了對模具材料抵抗液態(tài)高溫金屬沖蝕的能力進行有效地評價，本發(fā)明提供了一種操作簡單實用、造價低廉的模具材料沖蝕試驗機。具體的技術(shù)解決方案如下
模具材料沖蝕試驗機包括加熱保濕爐、電動機，加熱保溫爐包括圓筒狀的爐體，爐體的頂部設(shè)有爐蓋，爐蓋上設(shè)有注料口和熱電偶，爐蓋中部開設(shè)有軸孔，爐體底部一側(cè)開設(shè)有流出口，流出口內(nèi)設(shè)有控制閥，爐體外側(cè)底部設(shè)有加熱保溫線圈；電動機的輸出端連接著傳動軸，傳動軸的另一端經(jīng)過爐蓋中部的軸孔伸入爐體內(nèi)，且通過水平狀的連接桿連接著兩個試樣夾。所述爐蓋中部的軸孔外側(cè)設(shè)有軸承座圈，爐蓋外側(cè)的傳動軸上設(shè)有軸承和三個密封環(huán)，所述軸承位于軸承座圈內(nèi)；所述每個密封環(huán)內(nèi)含有冷卻水管。所述兩個試樣夾分別位于連接桿的兩端；每個試樣夾包括呈簸箕狀的試樣座，試樣座外側(cè)邊緣設(shè)有開口的擋圈，試樣座外側(cè)底部連接著安裝桿，安裝桿的另一端通過螺栓連接著連接桿的一端。所述加熱保溫線圈連接著溫度控制器。本發(fā)明主要用于鋁、鎂合金等高溫液態(tài)合金的加熱保溫，確保實驗進行中不會凝固，并且控制爐內(nèi)的溫度，即調(diào)節(jié)沖蝕過程的溫度，從而實現(xiàn)沖蝕過程的溫度控制，使沖蝕溫度在550°C 700°C范圍內(nèi)可調(diào)。
密閉的加熱保溫爐主要目的是盡量減少空氣對高溫液態(tài)金屬的氧化。由于高溫液態(tài)金屬很容易被空氣中的氧氣氧化，甚至燃燒，為防止此類情況的出現(xiàn)，需要將加熱保溫爐內(nèi)注滿液態(tài)金屬，將空氣趕出爐體，內(nèi)含有冷卻水管的三個密封環(huán)構(gòu)成三級密封機構(gòu)可以有效地密封轉(zhuǎn)動軸在轉(zhuǎn)動過程中與爐蓋之間的空隙，內(nèi)含有冷卻水管的密封環(huán)內(nèi)的循環(huán)冷卻水可以帶走熱量，從而防止密封環(huán)受熱膨脹，失去密封的效果。調(diào)速電動機為沖蝕過程提供沖蝕的動力，調(diào)速電動機由轉(zhuǎn)速控制器控制，這樣通過轉(zhuǎn)動軸、試樣夾，轉(zhuǎn)化為試樣在液態(tài)金屬中的運動速度，控制在40 100m/S之間。另外， 通過角度控制螺栓來調(diào)整轉(zhuǎn)動軸連接桿和試樣座連接桿之間的夾角實現(xiàn)沖蝕角度的改變。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下幾個方面
1、目前對模具材料抗沖蝕性能的實驗多是依靠對實際生產(chǎn)中沖蝕失效的模具的評價， 試驗周期長，可重復(fù)行性差。而發(fā)明的這種沖蝕試驗機可連續(xù)工作，試驗周期短，重復(fù)性強， 而且用料少，避免了高價合金的浪費；
2、沖蝕溫度、速度、角度三者均連續(xù)可調(diào)，為正交實驗提供了條件；
3、實驗在密閉條件下進行，避免了合金的過度氧化。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中試樣夾放大圖。圖1中零件序號1-傳動軸；2-密封環(huán)；3-熱電偶；4-流出口控制閥；5-密封環(huán)內(nèi)的冷卻水管；6-傳動軸軸承；7-注料口 ；8-爐蓋；9-爐體及保溫層；10-試樣夾；11-加熱保溫線圈；12-電動機；13-傳動軸連接桿。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地說明。實施例
參見圖1，模具材料沖蝕試驗機包括加熱保溫爐、電動機12。加熱保溫爐包括圓筒狀的爐體9，爐體9的頂部裝有爐蓋8，爐蓋8上開設(shè)有注料口 7和電熱偶3，爐蓋8中部開設(shè)有軸孔，爐體9底部一側(cè)開設(shè)有流出口 4，流出口 4內(nèi)裝有控制閥，爐體9外側(cè)底部安裝有加熱保溫線圈11。加熱保溫線圈11連接著溫度控制器。電動機12的輸出端連接著傳動軸1， 傳動軸1的另一端穿過爐蓋中部的軸孔伸入爐體9內(nèi)，傳動軸1另一端連接著水平狀的連接桿13，連接桿13的兩端分別連接著試樣夾10。每個試樣夾包括呈簸箕狀的試樣座16，試樣座16外側(cè)邊緣設(shè)有開口的擋圈，試樣座16外側(cè)底部連接著安裝桿15，安裝桿15的另一端通過螺栓14連接著連接桿13的一端，見圖2。爐蓋8中部的軸孔外側(cè)設(shè)有軸承座圈，爐蓋8外側(cè)的傳動軸1上安裝有軸承6和三個密封環(huán)2，軸承6位于軸承座圈內(nèi)；每個密封環(huán) 2內(nèi)含有冷卻水管5。本發(fā)明沖蝕試驗機的操作步驟如下(以鎂合金為例) 1、試驗準備工作
首先準備大約700g左右的液態(tài)鎂合金，作為沖蝕所用的液態(tài)金屬；
試樣準備工作所需進行沖蝕實驗的模具材料加工成20 X 20 X IOmm的塊狀試樣，表面去除氧化皮。2、裝試樣、注入液態(tài)金屬
將準備好的試樣裝在試樣座16上，通過調(diào)整螺栓14實現(xiàn)調(diào)整好沖蝕角度，將高溫液態(tài)鎂合金由注料口 7注滿爐體9，將爐體9內(nèi)空氣趕出，由于液態(tài)高溫鎂合金很容易被空氣中的氧氣氧化，所以要在密閉狀態(tài)下進行試驗。首先開啟內(nèi)含冷卻水管5的三個密封環(huán)2的循環(huán)冷卻水，然后通過溫度控制器將爐溫設(shè)定為實驗所需溫度，加熱保溫合金，待爐溫穩(wěn)定后開始實驗。3、開啟調(diào)速電動機
根據(jù)沖蝕速度計算電動機轉(zhuǎn)速，通過電動機調(diào)速器預(yù)先設(shè)定好轉(zhuǎn)速，然后開啟電動機 12，記錄沖蝕時長，開始沖蝕實驗。
4、實驗結(jié)束后的關(guān)機步驟
首先關(guān)閉電動機12，停止沖蝕過程，打開流出口控制閥4，將液態(tài)合金放出爐體，待完全放出后關(guān)閉加熱保溫線圈11的電源，停止加熱保溫；待爐溫冷卻至室溫后，打開爐蓋8， 取出試樣。
權(quán)利要求
1.模具材料沖蝕試驗機，其特征在于包括加熱保濕爐、電動機，加熱保溫爐包括圓筒狀的爐體，爐體的頂部設(shè)有爐蓋，爐蓋上設(shè)有注料口和熱電偶，爐蓋中部開設(shè)有軸孔，爐體底部一側(cè)開設(shè)有流出口，流出口內(nèi)設(shè)有控制閥，爐體外側(cè)底部設(shè)有加熱保溫線圈；電動機的輸出端連接著傳動軸，傳動軸的另一端經(jīng)過爐蓋中部的軸孔伸入爐體內(nèi)，且通過水平狀的連接桿連接著兩個試樣夾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具材料沖蝕試驗機，其特征在于所述爐蓋中部的軸孔外側(cè)設(shè)有軸承座圈，爐蓋外側(cè)的傳動軸上設(shè)有軸承和三個密封環(huán)，所述軸承位于軸承座圈內(nèi)； 所述每個密封環(huán)內(nèi)含有冷卻水管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具材料沖蝕試驗機，其特征在于所述兩個試樣夾分別位于連接桿的兩端；每個試樣夾包括呈簸箕狀的試樣座，試樣座外側(cè)邊緣設(shè)有開口的擋圈，試樣座外側(cè)底部連接著安裝桿，安裝桿的另一端通過螺栓連接著連接桿的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具材料沖蝕試驗機，其特征在于所述加熱保溫線圈連接著溫度控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及模具材料沖蝕試驗機。該機包括加熱保溫爐、電動機，加熱保溫爐包括圓筒狀的爐體，爐體的頂部設(shè)有爐蓋，爐蓋上設(shè)有注料口和熱電偶，爐蓋中部開設(shè)有軸孔，爐體底部一側(cè)開設(shè)有流出口，流出口內(nèi)設(shè)有控制閥，爐體外側(cè)底部設(shè)有加熱保溫線圈；電動機的輸出端連接著傳動軸，傳動軸的另一端經(jīng)過爐蓋中部的軸孔伸入爐體內(nèi)，且通過水平狀的連接桿連接著兩個試樣夾。本發(fā)明沖蝕試驗機可連續(xù)工作，試驗周期短，重復(fù)性強，而且用料少，避免了高價合金的浪費；沖蝕溫度、速度、角度三者均連續(xù)可調(diào)，為正交實驗提供了條件；實驗在密閉條件下進行，避免了合金的過度氧化。
文檔編號G01N3/56GK102175547SQ20111005003
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者吳玉程, 晏廣華, 王艷青, 黃新民 申請人:合肥工業(yè)大學