CN114324062A - 一种覆膜砂流动性的检测装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种覆膜砂流动性的检测装置，涉及覆膜砂领域，包括：依次连接的射砂设备，模具设备，控制器，其中，控制器，用于设定模具设备内加热的温度恒定值，以及模具设备的保温时长；射砂设备，用于在模具设备内的温度达到温度恒定值的预设浮动范围内后将覆膜砂吹入模具设备内；模具设备，包括M型模具与刻度尺，所述刻度尺与M型模具的各模具段平行设置，所述刻度尺用于测量覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数，本发明以覆膜砂实际的使用环境、温度条件以及M型模具为装置的设置基础，测试出覆膜砂的流动性，减少了砂型结构残缺、表面致密度低等问题的发生，提高了产品的成品率。
Description
技术领域
本发明涉及覆膜砂领域，尤其涉及一种覆膜砂流动性的检测装置与方法。
背景技术
随着工业技术的发展，传统铸造工艺被覆膜砂壳型铸造工艺代替，覆膜砂的填充性能尤为重要，而覆膜砂的填充性能与覆膜砂的流动性及其相关。覆膜砂的覆膜工艺是通过在砂粒表面覆上一层具有热塑性酚醛树脂膜，并使其在加热条件下发生软化以与乌洛托品发生反应使其固化转变的一个过程，固化反应完成后通过覆膜砂形成铸造模型。加热条件下覆膜砂在铁模中的流动状态对铸造模型成型有重要影响，尤其是细长、薄壁、异性的结构产品，由于出现砂型结构残缺、表面致密度低等问题的频率较高，从而导致了产品成品率的降低。然而在常规覆膜砂检测项目中，流动性的检测一般是通过在底部孔径为Φ6mm标准流杯底部装满覆膜砂，从开始放砂进行计时，至砂流完截止时间为该覆膜砂流动性的测试值，得出出具只能代表覆膜砂在自然重力和常温条件下的流动性能，不能完全代替覆膜砂在加热模型中的流动性。
因此，目前覆膜砂流动性检测仪器的主要缺点是：检测条件(环境)与产品实用环境不同，测量数据不能完全代替产品流动性。
检测方法及原理与实际使用不相符，覆膜砂的使用是在压缩空气作用下进入金属模具内，压力0.2-0.4MPa，同时金属模具温度控制在232±2℃，覆膜砂在流动的同时也伴随温度升高而发生软化(质地变化)，因此并不能简单的以目前的检测仪器所测量的结果得到覆膜砂真实使用环境下的流动性数据。
发明内容
为了解决目前的检测仪器未能结合覆膜砂实际的使用环境与实际使用过程中温度、质地变化等因素的影响，而导致其测量的数据不能准确替换为覆膜砂在加热模型中的流动性的问题，本发明提出了一种覆膜砂流动性的检测装置，包括：
依次连接的射砂设备，模具设备，控制器，其中，
控制器，用于设定模具设备内加热的温度恒定值，以及模具设备的保温时长，所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
射砂设备，用于在模具设备内的温度达到温度恒定值的预设浮动范围内后将覆膜砂吹入模具设备内；
模具设备，包括M型模具与刻度尺，所述M型的模具根据M的字形分为四个模具段，所述刻度尺与M型模具的各模具段平行设置，所述刻度尺用于测量覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数。
进一步地，所述射砂设备包括：依次连接的压缩空气连接管、预存砂箱、射砂管；所述预存砂箱上方设置有砂漏，所述射砂管与模具设备连接；其中：
砂漏，用于将覆膜砂流入预存砂箱；
压缩空气连接管，用于输送预设压强下的压缩空气至预存砂箱，使预存砂箱中的覆膜砂通过射砂管进入模具设备。
进一步地，所述模具设备还包括与控制器相连接的加热设备，用于根据控制器设定的温度恒定值给模具设备提供热能，使模具设备达到控制器设定的温度恒定值。
进一步地，所述模具设备还包括与控制器连接的测温设备，用于检测模具设备内的温度，并反馈至控制器以显示。
进一步地，所述M型的模具根据M字形上方的两个顶点处，即M型模具的两个顶点处设置有直径小于M型模具通道直径的阻流块。
进一步地，所述M型模具由金属动模与金属定模组成。
本发明还提出了一种覆膜砂流动性的检测方法，包括步骤：
S01：通过控制器设定模具设备内的温度恒定值，以及模具设备的保温时长；所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
S02：通过加热设备加热模具设备，当模具设备内的温度处于温度恒定值的预设浮动范围内时，通过射砂设备将覆膜砂吹入模具设备内；
S03：通过加热设备将模具设备内的覆膜砂恒温加热保温时长后，打开金属动模，并通过刻度尺测量覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数；
S04：根据刻度数获取覆膜砂的成型长度。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明完全以覆膜砂实际的使用环境、温度条件、吹入压强以及特制的M型模具(M型的模具能够更好的反应出物体的流动性能)为装置的设置基础，准确的测试出覆膜砂在实际环境中的流动性，减少了砂型结构残缺、表面致密度低等问题的发生，提高了产品的成品率；
(2)本发明通过将M型的模具分为四个模具段，并利用与模具段平行设置的刻度尺，测量出覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数，并通过刻度数得到覆膜砂的成型长度，其完全以覆膜砂的实际使用环境为基础，通过刻度尺测量出覆膜砂在M型模具中停流位置所处模具段上的刻度数，极大的提高了覆膜砂成型长度的测量精度；
(3)本发明根据M的字形将M型的模具分为四个衔接的模具段进行流动性的测试，提高了测量的准确度；
(4)本发明通过在M型模具的两个顶点处设置有直径小于M型模具通道直径的阻流块，可根据需求增加覆膜砂在M型模具中流动的难度，提高了测量的灵活度。
附图说明
图1为一种覆膜砂流动性的检测装置的总体结构图；
图2为一种覆膜砂流动性的检测装置的局部结构图；
图3为一种覆膜砂流动性的检测方法的流程图。
图中：
1、压缩空气连接管；2、预存砂箱；3、射砂管；4、砂漏；5、热电偶；6、控制器；7、M型模具；8、刻度尺；9、阻流块。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了解决目前的检测仪器未能结合覆膜砂实际的使用环境与实际使用过程中温度、质地变化等因素的影响，而导致其测量的数据不能准确替换为覆膜砂在加热模型中的流动性的问题，如图1及图2所示，本发明提出了一种覆膜砂流动性的检测装置，包括：
依次连接的射砂设备，模具设备，控制器，其中，
控制器，用于设定模具设备内加热的温度恒定值，以及模具设备的保温时长，所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
射砂设备，用于在模具设备内的温度达到温度恒定值的预设浮动范围内后将覆膜砂吹入模具设备内；
所述射砂设备包括：依次连接的压缩空气连接管、预存砂箱、射砂管；所述预存砂箱上方设置有砂漏，所述射砂管与模具设备连接；其中：
砂漏，用于将覆膜砂流入预存砂箱；
压缩空气连接管，用于输送预设压强下的压缩空气至预存砂箱，使预存砂箱中的覆膜砂通过射砂管进入模具设备。
模具设备，包括M型模具与刻度尺，所述M型的模具根据M的字形分为四个模具段，所述刻度尺与M型模具的各模具段平行设置，所述刻度尺用于测量覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数。
本发明根据M的字形将M型的模具分为四个衔接的模具段进行流动性的测试，提高了测量的准确度，另外，本发明利用与模具段平行设置的刻度尺，测量出覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数，并通过刻度数得到覆膜砂的成型长度，其完全以覆膜砂的实际使用环境为基础，通过刻度尺测量出覆膜砂在M型模具中停流位置所处模具段上的刻度数，极大的提高了覆膜砂成型长度的测量精度。
所述M型的模具根据M字形上方的两个顶点处，即M型模具的两个顶点处设置有直径小于M型模具通道直径的阻流块。
需要说明的是，可根据需求在M型模具中的任意位置设置阻流块。
本发明通过在M型模具的两个顶点处设置有直径小于M型模具通道直径的阻流块，可根据需求增加覆膜砂在M型模具中流动的难度，提高了测量的灵活度。
所述M型模具由金属动模与金属定模组成。
所述模具设备还包括与控制器相连接的加热设备，用于根据控制器设定的温度恒定值给模具设备提供热能，使模具设备达到控制器设定的温度恒定值。
所述模具设备还包括与控制器连接的测温设备，用于检测模具设备内的温度，并反馈至控制器以显示。
需要说明的是，本发明中的测温设备为热电偶。
本实施例完全以覆膜砂实际的使用环境、温度条件、吹入压强以及特制的M型模具(M型的模具能够更好的反应出物体的流动性能)为装置的设置基础，准确的测试出覆膜砂在实际环境中的流动性，本发明通过提高覆膜砂流动性数据的准确度，减少了砂型结构残缺、表面致密度低等问题的发生，提高了产品的成品率。
实施例二
如图3所示，本发明还提出了一种覆膜砂流动性的检测方法，包括步骤：
S01：通过控制器设定模具设备内的温度恒定值，以及模具设备的保温时长；所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
S02：通过加热设备加热模具设备，当模具设备内的温度处于温度恒定值的预设浮动范围内时，通过射砂设备将覆膜砂吹入模具设备内；
S03：通过加热设备将模具设备内的覆膜砂恒温加热保温时长后，打开金属动模，并通过刻度尺测量覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数；
S04：根据刻度数获取覆膜砂的成型长度。
具体地，如图2所示，所述M型模具根据M的字形分为四个模具段，可分别表示为依次连接的A段、B段、C段、D段，每一模具段均根据刻度尺的单位长度划分为n个等分，A段的各等分可依次表示为A1…An；B段的各等分可依次表示为Bn…B1；C段的各等分可依次表示为C1…Cn；D段的各等分可依次表示为Dn…D1；所述A段、B段、C段、D段对应的段数依次为1,2,3,4；
所述步骤S04中根据刻度数获取覆膜砂的成型长度，具体分为两种情况：
当覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，流经M型模具后停流的位置处于A段时，其刻度数即为覆膜砂的成型长度；
当覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，流经M型模具后停流的位置未处于A段时，覆膜砂成型长度的获取公式为：
覆膜砂成型长度＝停流位置所处的段对应的段数*n-刻度数。
本实施例中，为了提高检测的准确性，可测试多次，并取其平均值为最终的覆膜砂成型长度。
实施例三
为了更好的证明本发明的有效性，本实施例通过例举一具体的实验来进行详细的展示，通过对不同的材料选用常规的流动性检测方法与本发明的检测方法来进行流动性数据的对比展示。
本实施例中，对比方案采用不同角形系数原砂、不同原砂型号及不同酚醛树脂进行对比验证。
1、材料配比及混炼工艺
表一：材料配比及混炼工艺
2、案例材料
骨料选用原因：
宝珠砂：角形系数小，粒型圆整，在所有骨料原砂中流动性极好；
焙烧砂：经过高温焙烧后内蒙风积砂，在天然原砂材料中，流动性较高；
再生砂：经过循环利用和再生研磨，粒型较为圆整，角形系数比较低；
海南砂：属于南方高硅天然矿砂，因形成原因，粒型属于椭圆形状，角形系数低于内蒙风积砂；
福建砂：属于南方天然矿砂，角形系数低于海南砂；
酚醛树脂选用原因：
A类中聚速：具有优良性价比，通用行高，属于覆膜砂行业使用量最大类型树脂，因其软化点在88℃-95℃，所制成覆膜砂熔点95℃-105℃；
B类快聚速：该类型树脂生产的覆膜砂具有硬化速度快、软化点高，范围在94℃-102℃，制作覆膜砂熔点高，流动性好的优点。
表二：骨料表
| 项目 | 骨料 | 型号 | 角形系数 | 酚醛树脂 | 型号 |
| 案例1 | 宝珠砂 | 70-140目 | 0.86 | A类 | 中聚速 |
| 案例2 | 宝珠砂 | 50-100目 | 0.85 | A类 | 中聚速 |
| 案例3 | 焙烧砂 | 70-140目 | 1.21 | A类 | 中聚速 |
| 案例4 | 焙烧砂 | 50-100目 | 1.22 | A类 | 中聚速 |
| 案例5 | 再生砂 | 70-140目 | 1.20 | A类 | 中聚速 |
| 案例6 | 再生砂 | 50-100目 | 1.19 | A类 | 中聚速 |
| 案例7 | 海南砂 | 70-140目 | 1.31 | A类 | 中聚速 |
| 案例8 | 海南砂 | 50-100目 | 1.33 | A类 | 中聚速 |
| 案例9 | 福建砂 | 70-140目 | 1.34 | A类 | 中聚速 |
| 案例10 | 福建砂 | 50-100目 | 1.35 | A类 | 中聚速 |
| 案例11 | 福建砂 | 70-140目 | 1.34 | B类 | 快聚速 |
| 案例12 | 福建砂 | 50-100目 | 1.35 | B类 | 快聚速 |
3、检测方法
3.1常规流动性检测方法
按照JB/T 8583-1997规程进行，采用计时法进行测量，取Φ6mm标准流杯，用手将其底孔塞住，然后将覆膜砂填满、刮平后，移开手指并同时以秒表开始计时，至砂流完为截止时间作为该砂的流动性测量值，单位为秒，所测量时间(即常规流动性)越小，样品流动性越高，其填充性能也越好。
3.2本发明的流动性检测方法
按照本发明所述方式进行检测记录，单位为毫米，覆膜砂的成型长度(即热流动性)越大，则样品流动性越高，其填充性能也越好。
4、砂模型结构对比
根据流动性特点，选择三种结构砂型(模具结构)，分别为简单型、普通型、复杂型进行对比。
制型工艺：射砂压力调整0.4MPa，温度控制器设置232℃，射砂时间3秒，固化时间120秒。
5、对案例1-12进行检测，检测数据如下表三
表三：检测数据
注：●-充型效果完整、-局部充型不紧实、-结构不完整
表三中砂模型结构的填充性能，通过人为观察制型后的模具得到。
通过案例1与案例2的检测数据可知，案例2的常规流动性优于案例1的常规流动性，但案例1砂模型结构的填充性能却优于案例2砂模型结构的填充性能，由此可知，通过常规流动性检测方法测量出的数据由于没有考虑实际的使用环境，其测量结果并不准确。
通过本实施例中检测得到的填充性能数据(砂模型结构)可知，通过本发明的检测方法得到的流动性数据可更准确更直观的体现出覆膜砂的流动性。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，包括：
依次连接的射砂设备，模具设备，控制器，其中，
控制器，用于设定模具设备内加热的温度恒定值，以及模具设备的保温时长，所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
射砂设备，用于在模具设备内的温度达到温度恒定值的预设浮动范围内后将覆膜砂吹入模具设备内；
模具设备，包括M型模具与刻度尺，所述M型的模具根据M的字形分为四个模具段，所述刻度尺与M型模具的各模具段平行设置，所述刻度尺用于测量覆膜砂在模具设备内恒温加热保温时长后，覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数。
2.根据权利要求1所述的一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，所述射砂设备包括：依次连接的压缩空气连接管、预存砂箱、射砂管；所述预存砂箱上方设置有砂漏，所述射砂管与模具设备连接；其中：
砂漏，用于将覆膜砂流入预存砂箱；
压缩空气连接管，用于输送预设压强下的压缩空气至预存砂箱，使预存砂箱中的覆膜砂通过射砂管进入模具设备。
3.根据权利要求1所述的一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，所述模具设备还包括与控制器相连接的加热设备，用于根据控制器设定的温度恒定值给模具设备提供热能，使模具设备达到控制器设定的温度恒定值。
4.根据权利要求3所述的一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，所述模具设备还包括与控制器连接的测温设备，用于检测模具设备内的温度，并反馈至控制器以显示。
5.根据权利要求1所述的一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，所述M型的模具根据M字形上方的两个顶点处，即M型模具的两个顶点处设置有直径小于M型模具通道直径的阻流块。
6.根据权利要求1所述的一种覆膜砂流动性的检测装置，其特征在于，所述M型模具由金属动模与金属定模组成。
7.一种覆膜砂流动性的检测方法，其特征在于，包括步骤：
S01：通过控制器设定模具设备内的温度恒定值，以及模具设备的保温时长；所述保温时长为以温度恒定值为保温值的恒温加热时长；
S02：通过加热设备加热模具设备，当模具设备内的温度处于温度恒定值的预设浮动范围内时，通过射砂设备将覆膜砂吹入模具设备内；
S03：通过加热设备将模具设备内的覆膜砂恒温加热保温时长后，打开金属动模，并通过刻度尺测量覆膜砂流经M型模具后停流位置所处模具段上的刻度数；
S04：根据刻度数获取覆膜砂的成型长度。
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| CN111781101A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-10-16 | 南通大学 | 一种基于蛇形流道的流动性测量装置及测量方法 |
| CN112432880A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-02 | 盐城仁创砂业科技有限公司 | 一种覆膜砂流动性测定装置及方法 |
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2021
- 2021-11-17 CN CN202111360534.1A patent/CN114324062A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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