专利名称：压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置，属金属材料物理化学性能测试装置技术领域。
背景技术：
近年来，压铸模具在生产各种合金部件时得到了广泛应用。随着工业的发展，对模具的需求量必然大幅度增加，模具已经成为现代生产的关键装备。一般通过模具压铸成形的材料有铝、镁、锌及其合金等。铝合金具有低密度、高强度、耐腐蚀、易成型等优点，铝合金压铸形成的材料利用率高，可以用较低的成本、较快的速度和较高的精度压铸出形状复杂、表面质量较好的零部件。而在铝合金压铸件中，又有约80％用于汽车工业；所以汽车工业的发展动向直接与压铸模具的制造质量与产量有着密切的关系。
一般所用的铝合金压铸模在实际使用过程中，往往会粘附着高温铝合金熔液，侵蚀模具基体，造成基体的焊合熔损，影响产品质量和生产的正常进行，并导致模具损坏。若对模具进行适当的表面处理，模具的抗焊合熔损性能可有大幅度的提高。
目前要求的研究课题是模具铝合金压铸模模具材料在相近工业操作的工作状态下，对模具材料的抗熔损性和抗热疲劳性进行研究试验。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在模拟工业环境下对压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置。本实用新型的另一目的是为新型模具材料的开发和各种表面处理工艺的优化选择提供试验依据。
本实用新型压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置，主要包括有电动机电源与速度调节装置、试样自旋转电动机、带石墨套管接头的试样、熔融铝液、碳化硅坩埚、加热元件、数据采集器、计数器与速度控制装置、双向电动机、传感器和滑轮，其特征在于碳化硅坩埚的周围设有加热元件，坩埚内盛放有熔融铝液；在坩埚的上面设置有试样动作机构，该机构包括有与电动机电源与速度调节装置相连的试样自旋转电动机，其轴端与试样夹具直杆相连接，直杆另一端为夹具，夹具夹持有带石墨套管接头的试样；在坩埚旁侧另设置有试样移动机构，该机构包括有一可正反样上下运动的双向电动机，通过传动带与支架上的上下两滑轮相连，并延伸至与位于夹具中心线位置上部的滑轮相连接，该滑轮后面还连接有可使夹具及试样上下移动的齿轮和齿条传动装置；本装置还设有多个传感器，以及计数器与速度控制装置和数据采集器。
本实用新型热熔损与热疲劳试验装置的特点是(1)能将试验材料在空气—铝液—空气中进行上下运动，同时保持试样自身的运动，从而在铝液中实现铝液相对于试样高速流动的状态，达到充分熔损的效果；另外，在空气中实现试样相对于空气高速旋转，可达到加快冷却的目的。在如此试验条件下，可实现热熔损与热疲劳两者对材料共同作用的叠加效果，使试验结果具有更加现实的参考价值。
(2)试验装置自动化程度较高。在人工设定试样自转速、机构上下位定留时间、机构上下运动行程距离、热疲劳循环次数诸工艺参数后，按计数器与适度控制装置上的开始键，机构便能自动运行，运行过程中设定的参数保持不变，直至达到设定的热疲劳循环次数，过程完毕后自动回归上位位置并停止。
(3)本装置可用于多种模具材料如铝合金、铸铁合金或其他金属及其合金的模具材料的熔损试验。并且通过对机构中各个控制器的开启及关闭的合理运用，能实现试验材料在熔融铝液中的静态熔损、动态熔损、或动态熔损兼加热疲劳等多种试验方式。
(4)本试验装置动作机构稳定可靠，包括有三个控制机构部分，即试样旋转速度调解装置、试样冷热疲劳行程控制装置及冷热疲劳循环计数装置。
(5)本试验装置能长时间在高温下正常工作，即在铝液温度700℃以上，机构中电机温度100℃以上情况下，能工作10小时以上。
(6)本试验装置的通用性良好，其主要传动机构为齿轮和齿条；动力系统为双向电动机，正转可使试样下行，反转可使其上行；试样自旋转电动机为单相无级调速电动机，可保持试样一端以固定的转速与铝液接触。
图1为本实用新型试验装置的结构示意图。
图中各数字代码的意义表示如下1-电动机电源与速度调节装置，2-试样自旋转电动机，3-带石墨套管接头的试样，4-熔融铝液，5-碳化硅坩埚，6-加热元件，7-数据采集器，8-计数器与速度控制装置，9-双向电动机，10-传感器，11-滑轮。
具体实施方式
现将本实用新型的具体实施例叙述于后。
实施例1参阅图1，本实用新型一种压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置，主要包括有电动机电源与速度调节装置1、试样自旋转电动机2、带石墨套管接头的试样3、熔融铝液4、碳化硅坩埚5、加热元件6、数据采集器7、计数器与速度控制装置8、双向电动机9、传感器10和滑轮11。在碳化硅坩埚5的周围设有加热元件6，以电热方式加热坩埚5内盛放的熔融铝液4；在坩埚5的上面设置有试样动作机构，该机构包括有与电动机电源与速度调节装置1相连接的试样自旋转电动机2，其轴端与试样夹具直杆相连接，直杆另一端为夹具，夹具夹持有带石墨套管接头的试样3；在坩埚旁侧另设置有试样动作机构，该机构包括有一个使试样上下运动的双向电动机9，通过传动带与支架上的上下两滑轮11相连，并延伸至与位于夹具中心线位置上部的滑轮11相连接，该滑轮后面还连接有可使夹具及试样上下移动的齿轮和齿条传动装置(图中未示出)；本装置还设有多个传感器10，以及计数器与速度控制装置8和数据采集器7。
本装置的特点是设有三个控制部分，即试样自旋转速度调解装置、试样冷热疲劳行程控制装置以及冷热疲劳循环计数装置。
本实用新型热熔损与热疲劳试验装置的具体操作及动作过程如下所述在进行冷热循环疲劳试验时，首先采用电子感应装置采集夹具与试样进行上下运动的设定位置，确定设定位置上的限位开关距离，以调解机构运动的行程，并确定试样浸入铝液的深度及脱离铝液进入空气空间的高度。夹持试样进行上下运动的夹具其初始状态为上位，机构启动时，夹具经过上位的电子感应装置，感应器启动并计数，机构向下运动通过下位的电子感应装置时，机构停止，并保持试样在设定的下位位置停留一定时间，然后再向上运动，回到上位位置，经过上位电子感应装置时即为1次循环，若于试装置上的计数器可预先设定循环次数，达到设定值后，机构会自动停止，回归上位位置。
在进行静态试验时，可待夹具及试样运行到下位位置时将行程控制装置关闭，同时关闭试样自旋转速度调节装置，使试样浸入铝液，进行静态熔损试验。
在进行动态熔损试验时，可待夹具及试样运行到下位位置时将行程控制装置关闭，打开试样自旋转速度调节装置，并设定转速，使试样在铝液中保持运动状态，观察受铝液冲刷腐蚀的抗热熔损性能。
按上述同样方法，可进行对材料试样的动态热熔损兼加热疲劳的两者叠加作用的试验。
本实用新型试验装置可用于各种有色金属压铸的热作模具材料的热熔与热疲劳试验。要求试样的加工尺寸为小于或等于φ20×60mm(直径×高度)。试样也可在进行各种表面处理后作热熔损和热疲劳试验。
本试验装置中，上下运动速度控制装置，其调节机构的运动行程控制范围在0～20cm；试样在空气中滞留时间的调节范围为0～60秒，在铝液中滞留时间的控制范围为0～60秒；机构上行、下行一般需时间各为5秒。
权利要求1.一种压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置，它主要包括有电动机电源与速度调节装置(1)、试样自旋转电动机(2)、带石墨套管接头的试样(3)、熔融铝液(4)、碳化硅坩埚(5)、加热元件(6)、数据采集器(7)、计数器与速度控制装置(8)、试样垂直移动电动机(9)、传感器(10)和滑轮(11)，其特征在于碳化硅坩埚(5)的周围设有加热元件(6)，坩埚(5)内盛放有熔融锅液(4)；在坩埚(5)的上面设置有试样动作机构，该机构包括有与电动机电源与速度调节装置(1)相连接的试样自旋转电动机(2)，其轴端与试样夹具直杆相连接，直杆另一端为夹具，夹具夹持有带石墨套管接头的试样(3)；在坩埚旁侧另设置有试样动作机构，该机构包括有一个正反向旋转的双相电动机(9)，通过传动带与支架上的上下两滑轮(11)相连，并延伸至与位于夹具中心线位置上部的滑轮(11)相连接，该滑轮后面还连接有可使夹具及试样上下移动的齿轮和齿条传动装置；本装置还设有多个传感器(10)，以及计数器与速度控制装置(8)和数据采集器(7)。
专利摘要本实用新型涉及一种压铸模具材料在熔融铝液中的热熔损与热疲劳试验装置，属金属材料物理化学性能测试装置技术领域。本试验装置主要包括有电动机电源与速度调节装置、试样自旋转电动机、带石墨套管接头的试样、熔融铝液、碳化硅坩埚、加热元件、数据采集器、计数器与速度控制装置、双向电动机、传感器和滑轮。本试验装置设有三个控制部分，即试样自旋转速度调解装置、试样冷热疲劳行程控制装置以及冷热疲劳循环计数装置。本试验装置能在高温下长时间正常工作，且自动化程度较高。本试验装置可用于各种有色金属压铸的热作模具材料的热熔损与热疲劳试验。
文档编号G01N21/00GK2859528SQ20052004191
公开日2007年1月17日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者吴晓春, 闵永安, 王荣 申请人:上海大学