本發(fā)明涉及冶金設(shè)備，具體涉及一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置、鑄造模擬方法及鑄件制備方法。

背景技術(shù)：

1、在汽車制造領(lǐng)域大力發(fā)展輕量化的當(dāng)下，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，一體化壓鑄鋁合金的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。對(duì)于鋁合金材料研發(fā)而言，在材料成分設(shè)計(jì)階段需要通過(guò)對(duì)合金元素的反復(fù)調(diào)整確定滿足性能需求的最佳合金元素配比，但當(dāng)前一體化壓鑄設(shè)備體量大，一次壓鑄鋁合金試制的材料損耗至少以數(shù)百公斤計(jì)，極大增加了材料研發(fā)成本。

2、而且，現(xiàn)有技術(shù)中，熱模擬試驗(yàn)技術(shù)目前仍以驗(yàn)證在軋制、鍛造、焊接等高溫工藝下材料內(nèi)部組織變化對(duì)材料性能的影響為主，以上生產(chǎn)工藝主要圍繞材料液相線以下的溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于材料在液相線溫度以上的實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皼](méi)有相關(guān)的開(kāi)展。

3、另外，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于鑄造工藝進(jìn)行模擬以確定最終的最終工藝參數(shù)一般都是通過(guò)軟件進(jìn)行模擬，雖然鑄造模擬各個(gè)方面算是比較成熟，但是涉及到類似高壓壓鑄這種鋁液存在應(yīng)力的狀態(tài)下凝固的過(guò)程是很難模擬的，目前僅僅是靠大量實(shí)驗(yàn)堆積起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式去修正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可實(shí)現(xiàn)低成本鑄件制備的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，熱模擬試驗(yàn)機(jī)具有固定端和活動(dòng)端，鑄造裝置包括具有容置腔的熔煉模、用于與所述活動(dòng)端固定連接的活動(dòng)端砧頭和用于與所述固定端固定連接的固定端砧頭，所述容置腔貫穿所述熔煉模的一端部形成第一開(kāi)口部，所述活動(dòng)端砧頭的一端部自所述第一開(kāi)口部伸入到所述容置腔內(nèi)，并能夠沿所述容置腔的延伸方向滑動(dòng)地設(shè)置，所述固定端砧頭固定設(shè)置在所述熔煉模與一端部相對(duì)設(shè)置的另一端部。

4、在一些實(shí)施例中，所述容置腔貫穿所述熔煉模的另一端部形成第二開(kāi)口部，所述固定端砧頭的一端部自所述第二開(kāi)口部伸入到所述容置腔內(nèi)。

5、在一些實(shí)施例中，所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述固定端砧頭上的鑄造模，所述鑄造模內(nèi)部設(shè)置有與鑄件相匹配的型腔，所述固定端砧頭內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽的一端部與所述容置腔連通，所述導(dǎo)流槽的另一端部與所述型腔連通。

6、在一些實(shí)施例中，所述鑄造模上還設(shè)置有使所述型腔與外部連通的通氣孔和設(shè)置在所述通氣孔處的濾網(wǎng)。

7、在一些實(shí)施例中，所述鑄造模設(shè)置在所述固定端砧頭的上方，所述通氣孔位于所述型腔的上方，并貫穿所述鑄造模的上端面。

8、在一些實(shí)施例中，所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述鑄造模上用于使所述鑄造模保持在設(shè)定溫度的保溫裝置。

9、在一些實(shí)施例中，所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述熔煉模上用于降溫的降溫裝置；

10、所述容置腔沿左右方向延伸，所述降溫裝置分別設(shè)置在位于所述容置腔上部和下部的所述熔煉模上。

11、在一些實(shí)施例中，所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述熔煉模上用于測(cè)試所述容置腔內(nèi)的溫度的溫度傳感器。

12、在一些實(shí)施例中，所述熔煉模包括下模和設(shè)置在所述下模的上方的上模，所述下模的頂部設(shè)置有開(kāi)口，所述上模設(shè)置在開(kāi)口位置處；所述上模和所述下模之間設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，所述定位結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述上模和所述下模二者中的一者上的凸部和設(shè)置在另一者上的凹部，所述凸部卡設(shè)在所述凹部中；所述定位結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在所述開(kāi)口的相對(duì)兩側(cè)。

13、在一些實(shí)施例中，所述熔煉模上還設(shè)置有使所述容置腔與外部連通的通氣孔和設(shè)置在所述通氣孔處的濾網(wǎng)，所述通氣孔設(shè)置在所述容置腔的上方，并貫穿所述熔煉模的上端面。

14、本發(fā)明還提供一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造模擬方法，采用如上述任一項(xiàng)所述的鑄造裝置進(jìn)行鑄造模擬，模擬方法包括：

15、(1)將鑄造裝置與熱模擬試驗(yàn)機(jī)連接；

16、(2)通過(guò)所述熱模擬試驗(yàn)機(jī)的位移控制，使所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)至所述容置腔的設(shè)定位置處，使所述容置腔內(nèi)形成材料熔煉區(qū)；

17、(3)將材料成分與鑄件相同的待熔煉的樣品放置到所述材料熔煉區(qū)中；

18、(4)啟動(dòng)熱模擬試驗(yàn)機(jī)加熱程序，將所述容置腔內(nèi)溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，保溫預(yù)設(shè)時(shí)間確保所述容置腔中金屬完全熔化，關(guān)閉加熱程序；

19、(5)使所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)壓縮熔融的金屬溶液，所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)過(guò)程中控制所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)的壓力或速度，并控制所述材料熔煉區(qū)中的溫度，冷卻形成鑄件；

20、(6)測(cè)試步驟(5)形成的鑄件的力學(xué)性能，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整步驟(4)和(5)中的工藝參數(shù)，直至形成的鑄件的力學(xué)性能滿足設(shè)定要求。

21、本發(fā)明還提供一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄件制備方法，采用如上述任一項(xiàng)所述的鑄造裝置進(jìn)行鑄件制備，制備方法包括：

22、(1)將鑄造裝置與熱模擬試驗(yàn)機(jī)連接；

23、(2)通過(guò)所述熱模擬試驗(yàn)機(jī)的位移控制，使所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)至所述熔煉模的容置腔的設(shè)定位置處，使所述熔煉模的容置腔內(nèi)形成材料熔煉區(qū)；

24、(3)將材料成分與鑄件相同的待熔煉的樣品放置到所述材料熔煉區(qū)中；

25、(4)啟動(dòng)熱模擬試驗(yàn)機(jī)加熱程序，將所述容置腔內(nèi)溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，保溫預(yù)設(shè)時(shí)間確保所述容置腔中金屬完全熔化，關(guān)閉加熱程序；

26、(5)使所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)壓縮熔融的金屬溶液，所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)過(guò)程中根據(jù)不同的鑄造試驗(yàn)要求控制所述活動(dòng)端砧頭移動(dòng)的壓力或速度，并控制所述材料熔煉區(qū)中的溫度，冷卻形成鑄件。

27、由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置通過(guò)熱模擬試驗(yàn)機(jī)的加熱功能，可將熔煉模中的樣品加熱到熔化狀態(tài)，并根據(jù)后續(xù)實(shí)驗(yàn)需要將熔液擠壓進(jìn)模具降溫或直接進(jìn)行冷卻處理從而形成鑄件，這種形成鑄件的方法可以有效地降低材料在大型一體化壓鑄試制實(shí)驗(yàn)上的材料成本，從而提高材料研發(fā)效率。

技術(shù)特征：

1.一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，熱模擬試驗(yàn)機(jī)具有固定端和活動(dòng)端，其特征在于：鑄造裝置包括具有容置腔的熔煉模、用于與所述活動(dòng)端固定連接的活動(dòng)端砧頭和用于與所述固定端固定連接的固定端砧頭，所述容置腔貫穿所述熔煉模的一端部形成第一開(kāi)口部，所述活動(dòng)端砧頭的一端部自所述第一開(kāi)口部伸入到所述容置腔內(nèi)，并能夠沿所述容置腔的延伸方向滑動(dòng)地設(shè)置，所述固定端砧頭固定設(shè)置在所述熔煉模與一端部相對(duì)設(shè)置的另一端部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述容置腔貫穿所述熔煉模的另一端部形成第二開(kāi)口部，所述固定端砧頭的一端部自所述第二開(kāi)口部伸入到所述容置腔內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述固定端砧頭上的鑄造模，所述鑄造模內(nèi)部設(shè)置有與鑄件相匹配的型腔，所述固定端砧頭內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流槽，所述導(dǎo)流槽的一端部與所述容置腔連通，所述導(dǎo)流槽的另一端部與所述型腔連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造模上還設(shè)置有使所述型腔與外部連通的通氣孔和設(shè)置在所述通氣孔處的濾網(wǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造模設(shè)置在所述固定端砧頭的上方，所述通氣孔位于所述型腔的上方，并貫穿所述鑄造模的上端面。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述鑄造模上用于使所述鑄造模保持在設(shè)定溫度的保溫裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述熔煉模上用于降溫的降溫裝置；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述鑄造裝置還包括設(shè)置在所述熔煉模上用于測(cè)試所述容置腔內(nèi)的溫度的溫度傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述熔煉模包括下模和設(shè)置在所述下模的上方的上模，所述下模的頂部設(shè)置有開(kāi)口，所述上模設(shè)置在所述開(kāi)口位置處；所述上模和所述下模之間設(shè)置有定位結(jié)構(gòu)，所述定位結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述上模和所述下模二者中的一者上的凸部和設(shè)置在另一者上的凹部，所述凸部卡設(shè)在所述凹部中；所述定位結(jié)構(gòu)分別設(shè)置在所述開(kāi)口的相對(duì)兩側(cè)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置，其特征在于：所述熔煉模上還設(shè)置有使所述容置腔與外部連通的通氣孔和設(shè)置在所述通氣孔處的濾網(wǎng)，所述通氣孔設(shè)置在所述容置腔的上方，并貫穿所述熔煉模的上端面。

11.一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造模擬方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置進(jìn)行鑄造模擬，模擬方法包括：

12.一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄件制備方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的鑄造裝置進(jìn)行鑄件制備，制備方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)的鑄造裝置、鑄造模擬方法及鑄件制備方法，熱模擬試驗(yàn)機(jī)具有固定端和活動(dòng)端，鑄造裝置包括具有容置腔的熔煉模、與活動(dòng)端固定連接的活動(dòng)端砧頭和與固定端固定連接的固定端砧頭，容置腔貫穿熔煉模的一端部形成第一開(kāi)口部，活動(dòng)端砧頭的一端部自第一開(kāi)口部伸入到容置腔內(nèi)，并能夠沿容置腔的延伸方向滑動(dòng)，固定端砧頭固定設(shè)置在熔煉模的另一端部。該鑄造裝置通過(guò)熱模擬試驗(yàn)機(jī)的加熱功能，可將熔煉模中的樣品加熱到熔化狀態(tài)，并根據(jù)后續(xù)實(shí)驗(yàn)需要將熔液擠壓進(jìn)模具降溫或直接進(jìn)行冷卻處理從而形成鑄件，這種形成鑄件的方法可以有效地降低材料在大型一體化壓鑄試制實(shí)驗(yàn)上的材料成本，從而提高材料研發(fā)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王帥,周小軍,祝偉,宋佳,陳來(lái),陳美旭,秦坤倫,李俊,陳小村,長(zhǎng)海博文,張波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：魏橋（蘇州）輕量化研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2