CN115043105A - 一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的温度为15℃～35℃、湿度为15％～25％；在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间≥7小时；提高冷芯盒树脂砂芯终强度，比车间平均提高10.37％，使冷芯盒树脂砂芯强度从1.05MPa提高到1.5MPa以上，延长冷芯盒树脂砂芯可使用时间和保质期，减少存储空间和存储成本，减少浪费，提高铸件成品率降低由于砂芯强度不足引起的铸件缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及砂型铸造技术领域，具体涉及一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺。
背景技术
铸造是基础制造行业，在铸造制造业中，其能耗总量占有很大比重。由于铸造生产水平参差不齐，铸造产生了相当大的资源浪费和环境污染。在砂型铸造过程中，工艺水平、操作能力、质量把控和生产管理等因素的局限性都会导致铸件产生缺陷，进而影响工件质量。
文献1公开了一种铸造用砂芯，包括砂芯芯头、上铸型和下铸型；其中，砂芯芯头为中心开有通孔的圆柱体结构，砂芯芯头中心通孔的两端均加工成由内向外扩张的锥形腔体，上铸型下端向下延伸出与砂芯芯头上端锥形腔体内形相匹配的锥形定位凸台；下铸型的上端加工为外缘内径与铸造成形腔体的外径相匹配的形腔，下铸型的形腔中心为向上延伸的与砂芯芯头下端锥形腔体内形相匹配的锥形定位凸台。
冷芯盒砂芯的强度受到诸如金属阳离子、阴离子、温度、水分和碱性环境等因素的影响，提高冷芯盒砂芯的存储过程中的强度，延长冷芯盒砂芯的可使用时间和保质期，减少存储空间和存储成本，减少浪费，避免因冷芯强度不足造成断芯夹砂等批量废品，冷芯盒砂芯存储时间短、存储强度低是目前摆在铸造行业面前的难题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，构思了一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，经过方差分析，恒温恒湿库对冷芯保存有显著的作用，提高冷芯终强度，从而增强冷芯的可使用性，节省存储能源消耗及费用。
实现本发明的技术方案是：一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯。
所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺优选方案，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的温度为15℃～35℃、湿度为15％～25％；在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间≥7小时。
进一步，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的温度为20℃。
进一步，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的湿度为20％。
进一步，在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间为7小时。
进一步，所述的冷芯盒树脂砂芯使用的原砂是硅砂、宝珠砂或陶粒砂。
进一步，所述的冷芯盒树脂砂芯使用的冷芯盒树脂砂，是三乙胺催化的冷芯盒树脂砂或二甲基丙胺硬化的冷芯盒树脂砂。
本发明一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺的有益效果体现在：
一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，对冷芯盒树脂砂芯保存有显著作用，提高冷芯盒树脂砂芯终强度，冷芯盒树脂砂芯强度比车间平均提高10.37％，使冷芯盒树脂砂芯强度从1.05MPa提高到1.5MPa以上，延长冷芯盒树脂砂芯可使用时间和保质期，减少存储空间和存储成本，减少浪费，从而增强冷芯盒树脂砂芯可使用性，避免因冷芯盒树脂砂芯强度不足造成断芯夹砂等批量废品，提高铸件成品率降低由于砂芯强度不足引起的铸件缺陷。
附图说明
图1是在实施例中，中试车间均值-极差控制图；
图2是在实施例中，恒温恒湿库均值-极差控制图；
图3是在实施例中，方差分析图；
图4是在实施例中，新变量T的均值估计的95％置信区间图；
图5是在实施例中，要因分析鱼骨图；
图6是在实施例中，试验运行图；
图7是在实施例中，测量系统分析图；
图8是在实施例中，过程能力报告图；
图9是在实施例中，残差分析图；
图10是在实施例中，多元线性回归函数图；
图11是在实施例中，主效应图；
图12是在实施例中，模型拟合图。
具体实施方式
以下结合附图1—11和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温度为15℃～35℃，所述恒湿度为15％～25％；在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间≥7小时。
1.验证恒温恒湿库的作用：
1)试验方案确定：
如表1所示，制备90个8字冷芯盒树脂砂芯试样，将其分为两组，每组45个，第一组存放在中试车间，第二组存放在恒温库房，每天8:30进行抗拉强度测试；
表1
中试车间和恒温恒湿库房的环境条件如表2所示：
| 试验组 | 模拟环境 | 平均温度 | 相对湿度 |
| 第一组 | 中试车间 | 12℃-16℃ | 40％-48％ |
| 第二组 | 恒温恒湿库 | 30℃ | 15％ |
表2
2)试验过程
a.冷芯盒树脂砂芯生产工艺为：采用70/140大林擦洗砂，树脂加入量为原砂重量的1.2％，组分I与组分II的加入比例为1:1；
b.制备90只“8”字标准冷芯盒树脂砂芯，将它们均匀分成两组，分别在恒温恒湿库和中试车间中存放，每天对其进行抗拉强度测定；
c.试验所用到的设备包括混砂机、制芯机、万分之一天平、强度试验机、温湿度计、恒温恒湿箱等，所有设备均预先经计量检定部门检定合格；
d.在进行正式抗拉强度试验前，用提前准备好的标准砂冷芯样块对其进行自校准。每个测试点均设置了3次重复试验，将平均值作为最终测定值，检测记录如表3所示。
表3
3)数据分析：
A.根据中试车间的抗拉强度试验数据，得出数据的平均值和极差值，然后求出每一天的抗拉强度的平均值和极差值，绘制出关于中试车间的冷芯强度均值-极差控制图，如附图1所示，
B.根据恒温恒湿库房的抗拉强度试验数据，得出数据的平均值和极差值，然后求出每一天的抗拉强度的平均值和极差值，绘制出关于中试车间的冷芯强度均值-极差控制图，如附图2所示，
C.从均值极差控制图，可以看到，除第一天的冷芯强度超出3个标准差外,但仍在控制限以内，其余数据均受控，说明试验没有受到特殊因素的影响，所产生的变异是由一般原因造成的，试验在整体上是有效。
4)试验结论：
由附图1和附图2所示，恒温恒湿库标准试样的抗拉强度均值为1.1631MPa，极差为0.1033MPa；中试车间标准试样的抗拉强度均值为1.0538MPa，极差为0.2180MPa；通过比较可知，恒温恒湿库的冷芯强度比中试车间高10.44％、极差低50.46％。
5)对两种样本进行方差分析和T检验
经过方差分析，如附图3所示，恒温恒湿库的冷芯强度均值估计的95％置信区间为(1.1255,1.2007)，中试车间的冷芯强度均值估计的95％置信区间为(1.0162,1.0914)，两个均值的95％置信区间无交集，说明恒温库的冷芯跟中试车间的冷芯不可能来自于一个整体。
表4
更进一步推论，生成一个新变量T＝B-A，B代表中试车间，A代表恒温恒湿库，通过计算得到新变量T的均值估计的95％置信区间为(-0.16，-0.06)，如附图4所示，置信区间不含零，也就是说B-A不可能为零，B不可能等于A，说明恒温恒湿库与中试车间两种环境下的冷芯强度具有统计学意义上的差异，恒温恒湿库冷芯强度较车间冷芯强度平均高出10.37％。
表5
通过试验得到如下结论：
结论一：车间冷芯强度波动性较恒温恒湿库大，原因是不断变化的温度和湿度。结论二：恒温恒湿库对冷芯保存有显著的作用，冷芯强度比车间平均高10.37％。结论三：冷芯在制出的15天内，恒温恒湿库与车间砂芯强度均能满足工艺要求。
实施例2：
一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温度为20℃，所述恒湿度为20％；在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间为7小时。
1.恒温恒湿库最佳存储条件的确定：
如附图5所示，筛选出了影响冷芯强度的3个主要可控因素，作为试验因素，之后给每个试验因素赋予合适的试验水平，以现行值为基准，结合中试车间一年中温湿度的变化，选定符合生产实际的因素水平，得到的因素水平表6如下，恒温恒湿处理时间是指冷芯在干燥皿中放置24小时后，在恒温恒湿箱中的处理时间：
表6
2.试验过程及数据分析：
①正式试验前，用提前制备好的标准砂试样对强度试验机进行自校准。
②以冷芯抗拉强度作为响应值，采用L9(34)正交表对试验进行优化设计，如表7所示。正交表的特点是均匀分散，整齐可比。即每一列各水平出现的频率相同；任意两列各水平排列齐全且概率相等。正交表的以上特点决定了正交表具有典型的可代表性，即用部分试验就能达到全面试验完全相同的效果。
表7
3.用L9(34)正交表中对应的参数组合，进行随机试验，试验结果如表8所示：
表8
4.把试验结果按照试验进行的顺序以图表的形式表示，便得到了试验运行图，如图6所示。从试验运行图可以看出，试验数据没有连续上升或下降的趋势性，从而排除了人为倾向性对试验结果的影响。
5.由于测量过程会受到人、机、料、法、环等各种因素的影响，为确保测量系统的稳定性，对测量系统进行了分析，结果如图7所示。从测量分析报告可以看到，零件间的变差远远大于量具的变差，极差图可控，均值图分散，说明测量系统是稳定的。
6.为了了解过程能力是否能满足质量目标的要求，又继续对抗拉强度数据进行了过程能力分析，结果如图7所示。通过计算最终得到的CPK值为1.08，CPK>1并且规格限在控制限以外，说明过程能力稳定且能满足质量目标的要求。
7.用minitab软件对回归模型进行分析，得到回归模型分析表如表9所示。通过对模型进行线性拟合，得到关于冷芯强度的多元线性回归模型如下：
Y＝-0.09111A1+0.22222A2-0.13222A3+0.21889B1-0.06111B2-0.16555B3-0.15111C1+0.07556C2+0.07445C3+1.17444。
其中Y代表响应值抗拉强度，单位为MPa，A1、A2、A3分别代表温度的三个水平，B1、B2、B3分别代表相对湿度的三个水平，C1、C2、C3分别代表处理时间的三个水平。
| 项 | 系数 | 系数标准误差 | T | P |
| 常量 | 1.17444 | 0.02946 | 39.866 | 0.001 |
| 温度10℃ | -0.09111 | 0.04166 | -2.187 | 0.160 |
| 湿度20％ | 0.21889 | 0.04166 | 5.254 | 0.034 |
| 湿度50％ | -0.06111 | 0.04166 | -1.467 | 0.280 |
| 时间1h | -0.15111 | 0.04166 | -3.627 | 0.068 |
| 时间4h | 0.07556 | 0.04166 | 1.813 | 0.211 |
表9
8.通过计算，该线性回归模型的标准差S＝0.08838，回归拟合系数R-Sq＝97.3％，回归拟合系数调整值R-Sq(调整)＝89.1％。回归拟合系数最大值为1，越接近1，则说明回归模型对观测值的拟合程度越好。评价回归模型是否有效，既要看回归拟合系数是否接近于1，如附图9所示，还要看回归模型残差分布情况。残差是真实值与模型预测值之间的差别，残差分析正常，才能判断模型有效。模型的残差分析图如图9所示。从残差的正态概率图我们可以看到，残差具有正态性；从残差与顺序的折线图可以看到，残差值没有明显的上升或者下降趋势性，我们可以判定残差分析正常，选定的模型有效。
9.为了对主次因子进行排序，对各因子的效应进行分析。如图10所示，所谓效应是指某因子由于其水平的变化而给Y带来的影响，以其平均值的极差表示。效应分析的计算步骤为：
a.计算各因子每一个水平对Y的贡献(均值)。
b.计算各因子最大贡献与最小贡献的差值。
c.对差值进行排序。通过效应分析最终我们得到显著因子排序为：
湿度；温度；时间。
d.见表10的分析结果。
表10
10.在对参数进行设计的时候，既要考虑参数的位置偏差又要考虑参数变异的大小，即既要考虑均值，又要考虑标准差，如表11；信噪比就是一个能同时评价均值和标准差的衡量指标。田口设计的最大特点就是使用信噪比(S/N)最为衡量指标。信噪比根据望大、望小、望目的特性分别用不同的公式来定义。在本次试验中，冷芯抗拉强度越大越好，属于望大问题。对于望大问题信噪比的公式为：
望大：
表11
11.以信噪比作为评价指标重新对各因子的效应进行分析，最后得到的主次因子排序与均值分析一致。同时，得到了各因子的主效应图。从因子的主效应附图11可以看到，温度在20℃，湿度为20％，处理时间为7小时的时候对抗拉强度的贡献最大。于是可给出如下推断：主次因子顺序为：①湿度—②温度—③时间；最佳工艺设计：温度20℃、湿度20％、存放7小时。可发现最优因子水平组合未在9次正交试验当中，但并不妨碍对最优值的预测。实际上，这正体现了正交试验对全面试验的可预测性。将最佳工艺参数代入到已得到的回归模型中，如附图12所示，最终得到最高冷芯强度的预测值为1.6911MPa，如表12。
表12
12.得到了最佳工艺设定和模拟出最高的冷芯强度之后，还要对最佳工艺和最高强度值进行验证。经过试验验证如表13，最终测定的冷芯强度为1.73MPa，与1.6911MPa的预测值相近。
表13
试验结论：
①用minitab软件对回归模型进行分析，确定主次因子顺序为：湿度＞温度＞时间。
②最佳工艺设计：温度20℃、湿度20％、砂芯存放≥7小时，可使恒温恒湿库的发挥最大作用。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯。
2.根据权利要求1所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的温度为15℃～35℃、湿度为15％～25％；在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间≥7小时。
3.根据权利要求2所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的温度为20℃。
4.根据权利要求2所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，存储冷芯盒树脂砂芯，所述恒温恒湿库的湿度为20％。
5.根据权利要求2所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，在恒温恒湿库中，所述的冷芯盒树脂砂芯存储时间为7小时。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，所述的冷芯盒树脂砂芯使用的原砂是硅砂、宝珠砂或陶粒砂。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种冷芯盒树脂砂芯存储工艺，其特征是，所述的冷芯盒树脂砂芯使用的冷芯盒树脂砂，是三乙胺催化的冷芯盒树脂砂或二甲基丙胺硬化的冷芯盒树脂砂。
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