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原文传递砂芯发气、排气性能可视化测试系统及测试方法

专利名称：	砂芯发气、排气性能可视化测试系统及测试方法
摘要：	本发明公开了一种砂芯发气、排气性能可视化测试系统及测试方法，测试系统包括腔体、端部加热装置、中间段加热装置和气体动态微观可视化装置。使用时，将砂芯放入腔体内，根据具体需求控制端部加热装置及中间段加热装置的启动，以观察气体从砂芯的加热面到砂芯的出气面的流动变化状态为例，端部加热装置启动，砂芯受热使得粘接剂分解产生烟气，气体动态微观可视化装置通过透明观察窗获取砂芯受热分解产生的烟气运动状态，实现了对气体运动轨迹可视化研究，砂芯的发气和排气为预测和控制铸件中的气孔缺陷提供了技术依据。
专利类型：	发明专利
申请人：	潍柴动力股份有限公司;清华大学
发明人：	李娜;胡海华;王健;杜纪柱;孙玉成;姜爱龙;康进武;黄天佑;冯月雪;高永菊
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-08T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-25T00:00:00+0800
申请号：	CN202111492740.8
公开号：	CN114235661A
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	宋东阳
分类号：	G01N15/08;B22C9/10;G;B;G01;B22;G01N;B22C;G01N15;B22C9;G01N15/08;B22C9/10
申请人地址：	261061 山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲;
主权项：	1.一种砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，包括腔体、端部加热装置、中间段加热装置和气体动态微观可视化装置；所述腔体用于盛放砂芯，且所述腔体的侧壁上设置有用于观察所述砂芯的透明观察窗，所述砂芯的观察面与所述透明观察窗贴合，所述砂芯的一端为加热面，所述砂芯的另一端为出气面，所述砂芯除了所述出气面及所述透明观察窗外均包覆有涂料层；所述端部加热装置和所述中间段加热装置均置于所述腔体内，且所述端部加热装置与所述砂芯的加热面连接，所述中间段加热装置沿着所述砂芯的轴向分段安装在所述砂芯的侧壁上或者内置于所述砂芯；所述气体动态微观可视化装置设置在所述腔体外，且所述气体动态微观可视化装置通过所述透明观察窗获取所述砂芯受热分解产生的烟气运动状态。 2.根据权利要求1所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述气体动态微观可视化装置包括光源系统、同步系统、图像采集系统和图像处理分析系统；所述光源系统及所述图像采集系统均分别通过所述同步系统与所述图像处理分析系统信号连接；所述光源系统照射所述腔体内所需测量的气体流场区，所述气体流场区采用耐高温微粉铺展在所述砂芯的待观察部位的表面，所述耐高温微粉能够在烟气作用下发生跳动，用于显示烟气运动，所述耐高温微粉的粒径小于所述砂芯的砂粒的平均粒径的1/2,并且覆盖程度不超过所述砂芯表面的50％；所述图像采集系统用于曝光记录所述气体流场区，并将拍摄的视频和/或图像传给所述图像处理分析系统，所述图像采集系统上配备有高速显微镜头，用于观察烟气在砂子颗粒间的运动及在所述砂芯表面引起的耐高温微粉的跳动。 3.根据权利要求2所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述气体动态微观可视化装置为粒子追踪测速装置、粒子图像测速装置或者激光散斑测速装置；和/或所述砂芯在与粘结剂混合时混入有烟气粒子发生剂。 4.根据权利要求1所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述砂芯的出气面紧贴所述腔体开设排气口的那端；和/或所述砂芯的轴线与所述腔体的长度方向平行设置；和/或所述涂料层外包覆有保温材料层。 5.根据权利要求1-4中任意一项所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，还包括气体发气量发气速率测试装置；所述气体发气量发起速率测试装置的入口与所述腔体的排气口连通，用于获取所述砂芯的发气量及发起速率。 6.根据权利要求5所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述气体发气量发气速率测试装置包括流量计、气体收集容器和压力传感器；所述流量计的入口与所述腔体的排气口连通，所述流量计的出口与所述气体收集容器连通，用于检测进入所述气体收集容器内的气体流量；所述压力传感器安装在所述气体收集容器内，用于检测所述气体收集容器内的气体压力。 7.根据权利要求6所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述气体发气量发气速率测试装置还包括导气管；所述导气管的入口与所述腔体的排气口连通，所述导气管的出口与所述流量计的入口连通。 8.根据权利要求2所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，其特征在于，所述耐高温微粉为粒径为30μm～60μm的滑石粉；和/或所述端部加热装置为电加热板、硅碳棒、电加热管或者感应圈；和/或所述中间段加热装置为电加热板、硅碳棒、电加热管或者感应圈；和/或所述腔体由耐高温透明亚克力板连接而成；和/或所述透明观察窗处涂设有防雾液层，以防止受热气体在所述透明观察窗的表面形成雾气；和/或所述砂芯的制芯材料为原砂或者覆膜砂；和/或所述砂芯的横截面为圆形或者方形，所述砂芯的轨迹线为直线型或L形或者S形；和/或所述粘结剂为呋喃树脂或者酚醛树脂。 9.一种砂芯发气、排气性能可视化测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-8中任意一项所述的砂芯发气、排气性能可视化测试系统，包括：将砂芯置于腔体内；根据预设观察需求启动端部加热装置和/或中间段加热装置；通过气体动态微观可视化装置获取所述砂芯受热分解产生的烟气运动状态。 10.根据权利要求9所述的砂芯发气、排气性能可视化测试方法，其特征在于，所述预设观察需求包括：只启动端部加热装置，获取气体从所述砂芯的加热面到所述砂芯的出气面的流动变化状态；同时启动所述端部加热装置及所述中间段加热装置，获取气体在所述端部加热装置和所述中间段加热装置之间的流动变化状态；及只启动所述中间段加热装置，获取气体在所述端部加热装置及所述中间段加热装置之间的流动方向。
所属类别：	发明专利