一种用于物理模拟的立式离心铸造系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于立式离心铸造装置领域，更具体地，涉及一种用于物理模拟的立式离心铸造系统。
【背景技术】
[0002]立式离心铸造由于非均匀作用力的存在，克服了普通重力铸造充型力小、浇注不足等缺陷，因此得到了广泛应用。立式离心铸造的非均匀作用力包括径向离心力和竖直方向的重力，在立式离心力场下，精密铸造成形钛合金复杂构件具有独特优势，因而离心铸造成为钛合金铸件的主要生产方式。同时，由于非均匀作用力的存在，充型过程流动情况复杂且难以观察，通常需进行物理模拟实验，若用实际生产所用的设备必然会提高成本，为了研究和获得充型流动形态规律，需设计一套操作简单、便于观察的用于物理模拟的立式离心铸造系统。
[0003]现有技术中对于用于物理模拟的立式离心装置已经做出一些设计方案。例如，CN202024943U公开了一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，其包括立式离心铸造设备、离心转台控制器、有机透明玻璃铸型模具和高速摄像机，有机玻璃铸型随着离心转盘一起旋转，模拟流体由于受到离心力的作用，在充型流动时开始充填型腔，在渗流流动时通过模拟多孔介质渗流流动补缩型腔，采用高速摄像机拍摄下流体的动态过程。该装置结构简单，观察方便，然而其仍然存在以下问题:首先，浇注结构为简单的导向器，浇注方式单一，且无法准确控制浇注流量大小；其次，模具安装较为繁琐，装置整体稳定性差，电机工作时振动较大，装置寿命短；另外，该装置物理模拟实验数据定量测量难度较大。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种结构简单且适用性较强的用于物理模拟的立式离心铸造系统，该装置可推广到钛合金复杂薄壁圆筒件实际生产的物理模拟中。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种用于物理模拟的立式离心铸造系统，其特征在于，包括离心铸造装置和物料供给装置，其中:
[0006]所述离心铸造装置包括稳定支架、轴承支撑限位件、动力输出轴和电动机，所述轴承支撑限位件为两个，其以上下分布的形式固定在所述稳定支架的上部和中部；所述动力输出轴竖直安装在所述两个轴承支撑限位件之间，并穿过所述两个轴承支撑限位件；所述动力输出轴的下端通过皮带传动系统与所述电动机相连，其上端通过支撑圆盘安装有离心转盘；所述离心转盘上安装有多功能模具，并且其与所述稳定支架之间安装有光电式转速感应器；
[0007]所述物料供给装置包括可移动龙门架、多功能机架、液料箱、高速摄像机、浇注管道系统和控制台；所述可移动龙门架的顶部安装有浇注桶提升机；所述多功能机架安装在所述可移动龙门架的侧面，其上安装有液料箱和高速摄像机；所述浇注管道系统与所述液料箱连通，并延伸至所述多功能模具的正上方；所述控制台分别与所述光电式转速感应器、电动机、浇注桶提升机、浇注管道系统和高速摄像机相连。
[0008]作为进一步优选的，所述可移动龙门架通过设于地基上的滑移导轨实现前后移动，以调整所述浇注管道系统的出口与所述多功能模具的同心度。
[0009]作为进一步优选的，所述可移动龙门架在垂直方向上设置有多组螺纹孔，通过该螺纹孔实现所述可移动龙门架与所述多功能机架的螺纹连接。
[0010]作为进一步优选的，所述浇注桶提升机与所述可移动龙门架二者联动，在所述可移动龙门架滑移过程中，所述浇注桶提升机在控制台的控制下缓慢浇注。
[0011]作为进一步优选的，所述浇注管道系统安装有电磁流量阀，用于控制和计量浇注流量的变化。
[0012]作为进一步优选的，所述离心转盘上设有呈圆形分布的八个模具定位螺纹孔，以实现铸造模具的稳固安装。
[0013]作为进一步优选的，所述稳定支架的四个外围方向上安装有防护挡板。
[0014]作为进一步优选的，所述离心转盘上设有离心转盘定位螺纹孔。
[0015]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，主要具备以下的技术优点:
[0016]1.本发明的一种用于物理模拟的立式离心铸造系统，能广泛应用于各种尺寸、各种复杂模具的立式离心铸造模具浇注充型过程的物理模拟实验，又容易获得物理模拟实验数据；同时给用于实际生产的钛合金立式离心铸造装置提供一种模式，本发明的立式离心铸造装置具有结构简单，成本低廉，调控精确，运行稳定，操作简便安全等优点，适用于多种多样的立式离心铸造模具，在立式离心铸造物理模拟实验以及实际生产中具有重要意义。
[0017]2.本发明通过对关键组件如离心铸造装置和物料供给装置的具体结构与设置位置及设置方式的研究和设定，通过结合可移动龙门架的前后滑移和多功能机架的上下位移，对于物理模拟研究具有广泛的操作适应性；且设置了浇注桶提升机、浇注管道系统等附属结构，实现浇注桶浇注和管道浇注两种方式，可模拟多种浇注充型过程，并可实现浇注流量的精确控制；同时，通过设置设于地基的稳定支架，并将两个轴承支撑限位件以上下分布的方式固定安装于稳定支架上，并使动力输出轴竖直安装在两个轴承支撑限位件上，保证了整个装置及传动的稳定性，电机振动小、模具安装方便、安全可靠；此外，本发明通过在稳定支架四个外围方向上设置防护挡板，起到防尘防水以及保护操作者安全的作用，避免了操作人员的意外接触。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的用于物理模拟的立式离心铸造系统的结构示意图；
[0019]图2是多功能机架三维结构示意图
[0020]图3是防护挡板示意图；
[0021]图4是与电动机连接方向的防护挡板示意图；
[0022]图5是离心转盘的结构示意图；
[0023]图6是离心铸造机稳定支架的三维结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]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。
[0025]如图1所示，一种用于物理模拟的立式离心铸造系统，其包括用于实现离心铸造的离心铸造装置和用于供给铸造物料的物料供给装置，通过离心铸造装置和物料供给装置的配合使用，可实现各种尺寸、各种复杂结构的立式离心铸造模具浇注充型过程的物理模拟实验，并可实现浇注流量的精确控制。
[0026]下面将根据本发明的立式离心铸造系统的关键组件逐一进行更为具体的说明。
[0027]作为本发明的关键组件之一，离心铸造装置包括稳定支架12、轴承支撑限位件5、动力输出轴4和电动机2，稳定支架12由型材焊接而成，其固定于地基上，轴承支撑限位件5为两个，其为整个立式离心铸造装置定位的关键部件，两个轴承支撑限位件5以上下分布的形式固定在稳定支架12的上部和中部；动力输出轴4穿过两个固定在稳定支架上的轴承支撑限位件5并竖直安装，以此使动力输出轴转动更为平稳，并提供了其径向与轴向的定位，定位结构简单，定位稳定，便于动力的平稳输出；动力输出轴4的下端通过皮带传动系统3与电动机2相连，其上端通过支撑圆盘9安装有离心转盘8 ;离心转盘8上设有离心转盘定位螺纹孔11，用于将离心转盘8固定在支撑圆盘9上，离心转盘8上还安装有多功能模具21，多功能模具21与离心转盘8螺栓可拆式连接，便于更换不同模具，离心转盘8与稳定支架12之间安装有光电式转速感应器7，该光电式转速感应器7用于监测离心转盘8的实时转速，其通过识别离心转盘8下方动力输出轴上端的亮片转速来实现，以便得到更为精确的实验参数。
[0028]作为本发明的另一关键组件，物料供给装置包括可移动龙门架14、多功能机架16、液料箱17、高速摄像机18、浇注管道系统19和控制台1 ;可移动龙门架14的顶部安装有浇注桶提升机15，浇注桶提升机15受控制台1控制；多功能机架16螺栓连接在可移动龙门架14的侧面，并可在可移动龙门架14的垂直上