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当型砂紧实率快速测试方法的研究与实现

发布时间:2021-09-11 18:27:41 阅读: 来源:发圈厂家
当型砂紧实率快速测试方法的研究与实现

型砂紧实率快速测试方法的研究与实现

近些年来,大批铸造企业以费用低廉等优势通过外贸公司跻身国际市场,促进了企业的快速发展。但由于产品质量常常达不到对方要求,造成了不应有的浪费和损失。其中,许多企业缺乏必要的快速型砂性能检测手段,主要依靠人有4分之3以上是热风塑料造粒机工主观观察和手握方法对型砂性能进行判断,造成型砂质量波动过大,而导致铸件的内部质量和表面质量低下。据统计,铸件废品率有45%~55%可归于型砂的性能与质量波动。

紧实率是代表型砂性能的综合技术指标,这已经是同行的共识。因此,只要能够实现对型砂紧实率的快速测量与控制,就可有效地解决上述问题。

1、型砂紧实率现有测试方法的分析

紧实率是用型砂试样被紧实的前后其高度变化的百分比来度量的。其方法如图1所示。

首先到生产现场对混碾完毕的型砂进行取样,然后回到试验室中通过漏斗型筛子(筛孔面积约5×5mm2〉在一定高度自由落满型砂试验用的试筒,此时筒内的型砂十分松散,其密度称之为堆积密度,然后刮去筒顶多余型砂后用冲砂器连冲3下或用10kg/cm2的压力压紧,使砂样高度从最初的H1变化为H2,最后测量出试筒中型砂高度的变形量,用下式计算获得型砂的紧实率数值F:

上述试验过程耗时长、速度慢、操作繁琐,一般是用在试验室中对型砂质量进行抽检,整个过程从现场取样开始约需数分钟以上,难以满足生产过程中快速测量以便指导现场生产的要求。总结上述过程可见,型砂紧实率的现有测试方法需经过远距离取样、过筛、定量、冲击、测量、计算等步骤。这中间,“远距离取样”、“过筛”、“测量”、“计算”环节费时,约占整个测量时间的90%以上。如果显著减少它们的耗时,就能大大提高型砂紧实率的测试速度。

分析上述过程可以确定:在一定高度过筛的目的是保证每次测量时的堆积密度均匀一致,冲击则是在被测砂样的体积和几何形状以及堆积密度保持一致不变的条件下对砂样做等量的功或施加一定的压力。由此,我们可以将型砂紧实率表述为“定形定初始密度的型砂试样在一定压力的作用之下所产生的相对变形量”。根据这一原理,我们设计了下面的机电一体化的型砂紧实率快速测试方法。这一新方法不需人为进行"过筛"、“测量”与“计算”,把对型砂紧实率的测量过程简化为仅需在生产现场“取样”、“定量”和“下压”三个步骤。整个测量过程在几秒钟内即可完成,并能得到直观的数字显示结果。

这一方法已向国家专利局申请了专利保护。

包括计算机辅助工程(CAE)、注塑模流优化、样机制造研究及生产试作运行等

2、型砂紧实率的快速智能测试方法

型砂紧实率快速测试方法结合采用了压力传感器、位移传感器、液晶显示器以及智能运算电路等实现。其工作原理如图2所示。

测量开始时,取待测散砂装满试筒并抹平,然后用手对冲头施加垂直压力。此时,位移传感器测得冲头下移距离,同时压力传感器测得砂样所受的压力。当压力达到某一预定的P1值时(例如2~4kg),记录下此时对应的砂样高度H1,随着手施压力的加大,当其达到另一预定的P2值时(例如8~10kg),砂样高度变为H2,此时可通过相应数据运算与处理得到型砂的紧实率数值。实际上,德国RepRap解释说传感器对P1、P2、H1、H2等参数的自动测量和运算器对数据的处理计算是相当迅速的,所以,下压的动作完成以后,紧实率的测量计算结果早已经自3、扁平实验:与环刚度实验类似动显示出来了。

上述过程中,由于试筒的几何形状与尺寸始终保持不变,因此,P1值一定,也就是型砂试样的初始密度一定,亦即Pl值的采用保证了每次测试时型砂初始密度的一致,因而省却了以往的“过筛”工序。

在此基础上继续施加压力使之达到P2,型砂试样的高度则由H1变化到H2,与现有并广泛使用的试验室测试方法完全类似。

3、实际应用

根据上述原理研制的便携式型砂紧实率快速智能测试仪经在实验室用AFS标准冲样器进行对比试验和在某有限公司及某防爆器材厂实际使用验证,使用时只需在生产现场将待测砂样装满试筒用手直接施压即可获得该型砂紧实率的数字显示结果。测试过程仅需几秒钟,测试精度达到3%~5%。该仪器适合各类铸造生产企业现场检测型砂质量,以及调整、控制型砂制备过程使用。

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