专利名称：一种合金金属热应力测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量领域，具体而言，涉及一种合金金属热应力测定装置背景技术热应力是由于构件受热不均勻而存在着温度差异，致使构件各部分的膨胀变形或收缩变形不一致且相互约束而产生的内应力。铸件合金的各部分厚薄不同会产生不同的热应力，厚薄程度相差越大，热应力的差别越大。铸造应力引起的铸件变形对铸件的质量和尺寸精度会产生不利影响。铸造应力是铸件在生产、存放、加工以及使用过程中产生变形和裂纹的主要原因，它降低了铸件的使用性能。因此对于精度要求较高的铸件，防止其产生变形尤为重要。 实用新型内容本实用新型的目的是提供一种合金金属热应力测定装置，其包括直角支架，3个拉压传感器，导线，八通道记录仪，电源，箱体，水玻璃砂，下砂箱，上砂箱，应力框型腔，浇□杯，砂箱紧固块，带有进水□和出水□的环形铁套，热电偶，其中每个拉压传感器包括电磁铁芯、连接铁杆、螺纹接头和信号接头，信号接头经由导线连接到八通道记录仪的输入端，连接铁杆贯穿电磁铁芯并且其一端固定在直角支架的上部，另一端安装有螺纹接头，直角支架固定在箱体上，使用水玻璃砂在下砂箱和上砂箱内进行造型后再合箱来获得应力框型腔，应力框型腔的结构由三个型腔组成，其呈E字形，分别为左右两边的细杆型腔A和中间的粗杆型腔B，在上砂箱的型腔A和型腔B上方埋设有热电偶，其记录型腔A和型腔B内的合金金属液的温度变化并将采集到的表示合金金属液温度的电信号经由导线传递到八通道记录仪，第一拉压传感器和第二拉压传感器的螺纹连接头分别放置在两个细杆型腔A的端部，第三拉压传感器的螺纹连接头放置在中间的粗杆型腔 B的端部，在螺纹连接头与电磁铁芯之间的连接铁杆处安装带有进水口和出水口的环形铁套，上砂箱的上部安放有一个浇口杯，下砂箱和上砂箱的各自的中部焊接砂箱紧固块，该砂箱紧固块用于将上砂箱和下砂箱固定在一起，电源给八通道记录仪供电。还包括安装在箱体的底部的四个滚轮，其中下砂箱和上砂箱的各自的中部焊接有砂箱把手。箱体上安装有导线接头和信号输出接头，导线经由该导线接头和信号输出接头连接到八通道记录仪。其中细杆型腔A的内径为20mm，和粗杆型腔B的内径为30mm。其中在上砂箱和下砂箱的底部分别安装有砂箱加强杆，以增加砂箱的刚度和强度。本实用新型的合金金属热应力测定装置的优点结构简单、操作简便、方便实用， 可测量合金材料的范围广，适用于测定合金金属尤其是铝合金在冷却过程中的热应力与温度变化的关系，进而研究合金金属的热应力的变化倾向，测定出一种合金金属在厚薄不同处的热应力大小。
图1是本实用新型的测定装置的结构剖视图；图2对本实用新型的测定装置的俯视图。
具体实施方式
在图1和图2中，1为电磁铁芯；2为直角支架；3为连接铁杆；4为导线；5为导线接头；6为八通道记录仪；7为电源；8为信号输出接头；9为滚轮；10为箱体；11为水玻璃砂；12为下砂箱；13为上砂箱；14为应力框型腔；15为浇口杯；16为砂箱加强杆；17为砂箱紧固块；18为砂箱把手；19为螺纹接头；20为带有进水口和出水口的环形铁套；21为信号接头。图1是本实用新型的测定装置的结构剖视图；图2是本实用新型的测定装置的俯视图。如图1所示，拉压传感器由电磁铁芯1、连接铁杆3、螺纹接头19和信号接头21组成， 信号接头21经由导线4连接到八通道记录仪的输入端，电源给八通道记录仪供电，连接铁杆3贯穿电磁铁芯1并且其一端固定在直角支架2的上部，另一端安装有螺纹接头19，直角支架2固定在箱体10上，该箱体可由任何坚固材料制成。本实用新型的测定装置包含3个拉压传感器，分别标记为①号、②号、③号，在①号拉压传感器、②号拉压传感器和③号拉压传感器的各连接铁杆3的端部分别安装有3个螺纹连接头19，该螺纹连接头19是通过旋入到连接铁杆3 —端的内螺纹孔内来完成安装的，该螺纹连接头19分别伸入到相应的应力框型腔14内的三个孔处，与造型砂孔形成一定的配合，起到对浇注金属液在应力框型腔14 内的密封作用，如图2所示。应力框型腔14的结构主要由三个型腔组成，其呈E字形，分别为左右两边的细杆型腔A和中间的粗杆型腔B。①号拉压传感器和③号拉压传感器的螺纹连接头19分别放置在两个细杆型腔A的端部，②号拉压传感器的螺纹连接头19则放置在中间的粗杆型腔B的端部。在螺纹连接头19与电磁铁芯1之间的连接铁杆3处安装带有进水口和出水口的环形铁套20，作用是当浇注合金金属液的温度较高时，对连接铁杆3进行冷却，防止由于热传递影响拉压传感器的测量精度。可以通过使用水玻璃砂11在下砂箱 12和上砂箱13内进行造型后再合箱来获得应力框型腔14，上砂箱13的上部安放有一个浇口杯15，下砂箱12和上砂箱13的各自的中部焊接有砂箱把手18和砂箱紧固块17，使用砂箱把手18便于搬运砂箱，砂箱紧固块17起到将上砂箱和下砂箱固定在一起的作用，防止上砂箱和下砂箱错型。为了增加上砂箱和下砂箱的刚度和强度，还可以在上砂箱和下砂箱的底部分别安装砂箱加强杆，该加强杆的材料为细的钢筋，以焊接方式安装。箱体10上安装有导线接头5、信号输出接头8以及滚轮9。滚轮9的作用是方便该测定装置自由移动。提供导线接头5和信号输出接头8的作用是便于布置导线的走向，而不会使得导线布局凌乱。 当然，本领域的技术人员都知道，导线接头5和信号输出接头8是可选择的，即没有该导线接头5和信号输出接头8也不影响本技术方案的实现。下面将描述本实用新型的合金金属热应力测定装置的工作过程。将熔融的合金金属液通过浇口杯15浇入到应力框型腔14内，其在重力的作用下迅速填充至应力框型腔 14，合金金属液在应力框型腔14内凝固的过程中，在应力框型腔14的端部与三个拉压传感器的螺纹连接头19形成螺纹连接，由于螺纹连接头19是旋入连接铁杆3 —端的内螺纹孔内，这样螺纹连接头19分别与应力框型腔14的细杆型腔A和粗杆型腔B内的凝固的合金金属液端部形成螺纹连接。待合金金属液完全凝固后，旋转螺纹连接杆，即可将充满金属液的应力框取出。在合金金属液凝固过程中，螺纹连接头19会将细杆型腔A和粗杆型腔B内的合金金属液的热应力变化分别通过连接铁杆3传递给①号、②号和③号拉压传感器的电磁铁芯1。合金金属液在应力框型腔内凝固收缩的过程中，由于细杆型腔A的内径小，约为 20mm,其内部的金属液的冷却速度较快，而粗杆型腔B的内径大，约为30mm，型腔B的内径大于型腔A的内径，这样型腔B内的合金金属液冷却速度慢于型腔A内的合金金属液冷却速度，这样型腔A内的合金金属液会比型腔B内的合金金属液先凝固。凝固时合金金属会发生收缩，合金金属收缩后会带动螺纹连接头19向外移动，由于力的相互作用和应力框型腔14的E形构造，会使细杆型腔A内的合金金属液受拉，粗杆型腔B内的合金金属液受压。 假如忽略砂型对于合金金属液流动的阻力，充满合金金属液后的型腔A、B将同时产生拉应力和压应力，使内部应力发生明显的改变。型腔A和型腔B内的合金金属液的内部应力的变化会使相应的螺纹接头19带动连接铁杆3在电磁铁芯1的内部产生细微的移动，电磁铁芯1的磁场变化引起电流和电压的改变，由信号接头21实时输出电压信号，并经由导线4 传递到八通道记录仪6以进行记录。此外，在对应力框型腔14进行造型时，会在上砂箱13 砂型内的型腔A和型腔B上方埋设有热电偶，用以记录型腔A和型腔B内的合金金属液的温度变化，并将采集到的表示合金金属液温度的电信号经由导线传递到八通道记录仪6，其在图中没有示出。经过电脑综合分析测定出合金金属液试样在应力框型腔14内的冷却过程中的热应力与时间、温度与时间、以及热应力与温度的动态曲线，进而研究合金金属的热应力的变化倾向，测定出一种合金金属在厚薄不同处的热应力大小。本实用新型的合金金属可以是铝合金等。本实用新型的合金金属热应力测定装置的优点结构简单、操作简便、方便实用， 可测量合金材料的范围广，适用于测定合金金属尤其是铝合金在冷却过程中的热应力与温度变化的关系，进而研究合金金属的热应力的变化倾向，测定出一种合金金属在厚薄不同处的热应力大小。
权利要求1.一种合金金属热应力测定装置，其包括直角支架，3个拉压传感器，导线，八通道记录仪，电源，箱体，水玻璃砂，下砂箱，上砂箱，应力框型腔，浇口杯，砂箱紧固块，带有进水口和出水口的环形铁套，热电偶，其中每个拉压传感器包括电磁铁芯、连接铁杆、螺纹接头和信号接头，信号接头经由导线连接到八通道记录仪的输入端，连接铁杆贯穿电磁铁芯并且其一端固定在直角支架的上部， 另一端安装有螺纹接头，直角支架固定在箱体上，使用水玻璃砂在下砂箱和上砂箱内进行造型后再合箱来获得应力框型腔，应力框型腔的结构由三个型腔组成，其呈E字形，分别为左右两边的细杆型腔A和中间的粗杆型腔B，在上砂箱的型腔A和型腔B上方埋设有热电偶，其记录型腔A和型腔B内的合金金属液的温度变化并将采集到的表示合金金属液温度的电信号经由导线传递到八通道记录仪，第一拉压传感器和第二拉压传感器的螺纹连接头分别放置在两个细杆型腔A的端部，第三拉压传感器的螺纹连接头放置在中间的粗杆型腔 B的端部，在螺纹连接头与电磁铁芯之间的连接铁杆处安装带有进水口和出水口的环形铁套，上砂箱的上部安放有一个浇口杯，下砂箱和上砂箱的各自的中部焊接砂箱紧固块，该砂箱紧固块用于将上砂箱和下砂箱固定在一起，电源给八通道记录仪供电。
2.根据权利要求1的合金金属热应力测定装置，其特征是还包括安装在箱体的底部的四个滚轮，用于使该测定装置可自由移动。
3.根据权利要求1的合金金属热应力测定装置，其中下砂箱和上砂箱的各自的中部焊接有砂箱把手。
4.根据权利要求1的合金金属热应力测定装置，其中箱体上安装有导线接头和信号输出接头，导线经由该导线接头和信号输出接头连接到八通道记录仪。
5.根据权利要求1的合金金属热应力测定装置，其中细杆型腔A的内径为20mm，和粗杆型腔B的内径为30mm。
6.根据权利要求1的合金金属热应力测定装置，其中在上砂箱和下砂箱的底部分别安装有砂箱加强杆，以增加砂箱的刚度和强度。
专利摘要本实用新型涉及一种合金金属热应力测定装置，其包括3个拉压传感器，直角支架，导线，八通道记录仪，电源，箱体，水玻璃砂，下砂箱，上砂箱，应力框型腔，浇口杯，砂箱紧固块，带有进水口和出水口的环形铁套，热电偶，应力框型腔的结构呈E字形，热电偶用于测量E字形结构的三个并行的杆型腔，拉压传感器测量杆型腔的应力变化，并且通过八通道记录仪记录并分析热应力与温度的动态曲线。其优点结构简单、操作简便、方便实用，可测量合金材料的范围广，适用于测定合金金属尤其是铝合金在冷却过程中的热应力与温度变化的关系，进而研究合金金属的热应力的变化倾向，测定出一种合金金属在厚薄不同处的热应力大小。
文档编号G01N25/20GK202330324SQ201120417438
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者历长云, 王有超, 王海燕, 米国发, 胡玉昆 申请人:河南理工大学