[发明专利]一种实现非侵入式研究的砂粒流态可视化装置

说明书

本发明涉及砂型铸造技术领域，公开了一种实现非侵入式研究的砂粒流态可视化装置。本发明装置包括芯盒模具和流态提取工具，所述芯盒模具包括可拆卸连接的芯盒前板(1)和芯盒后板(3)，所述芯盒后板(3)在所述芯盒前板(1)和所述芯盒后板(3)的连接处设置有排气槽(6)，所述密封槽和密封条相配合能够控制所述排气槽(6)的开启和关闭，所述芯盒前板(1)远离所述芯盒后板(3)一侧镶嵌设置有透明镶板(2)，所述透明镶板(2)与流态提取工具相对设置。本发明通过设置密封槽和密封条能够充分保证砂粒流态研究过程中的气密性问题，而且本发明使用透明镶板(2)，简化了芯盒模具的结构，提高了试验的稳定性和便捷性。

技术领域

本发明涉及砂型铸造技术领域，具体涉及一种实现非侵入式研究的砂粒流态可视化装置。

背景技术

射砂工艺是指利用压缩空气的突然膨胀，令芯砂高速通过射砂孔进入芯盒内腔，并在高速气体的作用下充满芯盒并得到紧实的制芯方法。射砂工艺生产效率高，能够在较短时间内成批量地获得尺寸精确、表面光洁、强度较高和形状复杂的砂芯，是砂芯制造方法中最常见的工艺之一。射砂过程对砂芯的质量具有决定性影响，但射砂过程极短，是一个近瞬态过程，且砂粒的流动受到覆膜砂性质、芯盒结构、工艺参数等复杂条件的直接影响，因此十分有必要对砂粒的流动特征进行记录和分析，探究砂粒复杂流动特性的影响机制。

目前芯砂流动特性的研究主要采用非侵入式实验和计算机数值模拟相结合的方法。非侵入式实验是指在对射砂过程中芯砂的瞬态运动无任何干扰行为的前提下，获得准确实验结果的试验方法。为实现砂粒流态的非侵入式研究，需要砂粒的整个运动过程处于可视状态，但实际生产中的制芯过程中，由于模具材料不透明，芯盒内腔中的砂粒运动通常无法被观测。

CN109926543A公开了一种可视化冷芯盒模具，具体公开了将金属芯盒的两侧设计为可拆卸式的透明盖板用来观察砂粒在射砂过程中的流动情况。但这种模具结构中，存在气密性难以满足要求的问题。一是该技术方案采用排气塞排气，排气结构较为单一，排气效率和密封性不够协调，而且不利于试验结束后的清理，带来使用寿命短等缺陷。二是该技术方案需要将两个透明盖板以及金属芯盒三部分紧密连接在一起，为了提供足够的锁模力以保证模具气密性，必须增加紧固件的数量和强度，即使能够达到气密性要求，也会因紧固件数量过多或强度过大拆卸不便或困难，不利于射砂实验的反复进行。此外，该技术方案芯盒两侧PMMA透明盖板将受到大量砂粒的高速冲击，磨损速度快，难以保证重复射砂实验的稳定进行。

综上，现有技术仍缺乏一种气密性良好的非侵入式研究的砂粒流态可视化装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种实现非侵入式研究的砂粒流态可视化装置，其目的在于通过设置排气槽、密封槽和密封条，由此解决了射砂过程中的气密性的问题。本发明的详细技术方案如下所述。

一种实现非侵入式研究的砂粒流态可视化装置，包括芯盒模具和流态提取工具，所述芯盒模具包括可拆卸连接的芯盒前板(1)和芯盒后板(3)，所述芯盒前板(1)和所述芯盒后板(3)连接后形成型腔流道(4)和射砂孔(5)，所述芯盒后板(3)设置有排气槽(6)，所述排气槽(6)与所述型腔流道(4)的末端连通，使所述型腔流道(4)与外界连通，所述芯盒后板(3)设置有密封槽和密封条(8)，所述密封槽和所述密封条(8)相配合能够控制所述排气槽(6)的开启和关闭，所述芯盒前板(1)远离所述芯盒后板(3)一侧镶嵌设置有透明镶板(2)，所述透明镶板(2)与流态提取工具相对设置。

作为优选，所述密封槽包括横截密封槽(7)和直线密封槽，所述横截密封槽(7)横向贯穿所述排气槽(6)，所述密封条(8)的尺寸与所述横截密封槽(7)相配合，能够填入所述横截密封槽(7)中实现所述排气槽(6)的关闭。

作为优选，所述直线密封槽设置于所述排气槽(6)和所述型腔流道(4)的侧面，所述直线密封槽与所述横截密封槽(7)首尾连接形成密闭环形，所述密封条的尺寸与所述直线密封槽相配合。