[发明专利]一种基于中子源的低压铸造原位应力测量装置

权利要求书

1.一种基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，包括低压铸造模块、铸件模具(6)、移动平台和中子衍射模块，低压铸造模块固定安装在移动平台上，铸件模具(6)放置在低压铸造模块上，中子衍射模块设置在低压铸造模块的上方、铸件模具(6)的外围，使用时调节移动平台将待测铸件的给定点移动至由处于相互垂直路径的狭缝(9)和狭缝(12)所确定的位置上，使中子束通过狭缝(9)穿过铸件模具(6)中待测铸件的给定点；其中：

低压铸造模块包括一立式筒形结构的低压腔室，低压腔室内安装有用于加热坩埚(4)的电阻炉(3)，坩埚(4)安装在电阻炉(3)的炉膛内，所述坩埚(4)用于熔炼铸造原料；坩埚(4)通过升液管(5)与铸件模具(6)的腔室连通，所述升液管(5)用于在压力作用下将金属液体从坩埚(4)内通入模具(6)中；

移动平台用于上下平移或旋转低压铸造模块来定位铸件使铸件的特定位置进入中子束；

中子衍射模块用于发射中子束测量铸件中给定点的残余应力。

2.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述低压腔室的顶部设有炉盖，炉盖上设有模具固定孔，所述铸件模具(6)通过模具固定孔固定在低压铸造装置上方。

3.根据权利要求2所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述低压腔室的炉盖为40mm厚整板。

4.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述低压腔室的腔体底部焊接有加强筋板，所述电阻炉(3)安装在加强筋板上。

5.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述低压腔室的腔体上还设有压力表接口(14)、充压接口(15)和测温孔法兰盖(16)，所述压力表接口(14)、充压接口(15)和测温孔法兰盖(16)均与低压腔室的腔体连通；其中，压力表安装在压力表接口(14)上，充压接口(15)连接低压罐进气装置并通入压缩气体，测温孔法兰盖(16)内置电阻炉接线口和热电偶接口。

6.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述升液管(5)穿过炉盖上的模具固定孔连通坩埚(4)与铸件模具(6)。

7.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述移动平台包括升降装置(1)和旋转装置(2)，旋转装置(2)通过螺栓螺母固定安装在升降装置(1)上方，低压铸造装置安装在旋转装置(2)上方，其中，升降装置(1)用于上下平移低压铸造装置，旋转装置(2)用于改变低压铸造装置的转向。

8.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述电阻炉(3)为莫来石纤维炉膛，且炉膛内埋入进口Kanthal-A1电阻丝。

9.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，所述低压腔室的腔体采用8mm碳钢板焊接而成，所述腔体内径为600mm；所述电阻炉(3)的炉膛内径为250mm、深度为350mm、保温层厚度≥120mm；所述坩埚(4)的内径为110mm、深度为190mm。

10.根据权利要求1所述的基于中子源的低压铸造原位应力测量装置，其特征在于，中子衍射模块包括准直器(7)、单色器(8)、狭缝(9)、狭缝(12)、径向准直器(11)、探测器(10)、束流截止器(13)，准直器(7)、单色器(8)依次设置在铸件模具(6)外围一侧中子源出射中子束的方向上，其中，准直器(7)位于在中子源前方，单色器(8)位于准直器(7)前方；狭缝(9)位于单色器(8)与待测铸件之间；探测器(10)与径向准直器(11)依次设置在铸件模具(6)外围一侧中子源出射中子束的方向上，且探测器(10)、径向准直器(11)之间的安装路径与准直器(7)、单色器(8)之间的安装路径相互垂直，径向准直器(11)位于探测器(10)前方；狭缝(12)位于径向准直器(11)与待测铸件之间，狭缝(12)和狭缝(9)共同起样品定位作用；束流截止器(13)安装在铸件模具(6)外围另一侧，与准直器(7)、狭缝(9)在同一直线上，用于吸收穿过样品的中子。