CN117538121A - 一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及型砂检测试样制造技术领域，公开了一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具，其制样模具包括模具框体；所述模具框体内部中空；所述模具框体内自下而上依次设有标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块；所述标准试样杯活块内设有与待成型的标准试样外形一致的成型孔，所述标准试样杯活块用于堆积成型标准试样；所述缓冲层活块用于堆积成型缓冲型砂层；所述缓冲层活块和进砂口活块中心均设有开孔。本发明能够用于直接性的干型砂紧实度检测，能够辅助完成直观的、准确的、真实的干型砂紧实度检测。
Description
技术领域
本发明涉及型砂检测试样制造技术领域，具体涉及一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具。
背景技术
砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。
进一步地，在砂型重力铸造中，需要通过在原砂中添加粘结剂、固化剂以及其它辅助材料，形成具有一定强度的砂型。砂型是铸件成型的基础，因此，型砂的各项参数往往对于铸件质量有着非常重要的影响，型砂的紧实度就是其中的一项关键参数。型砂的紧实度是指砂型中砂粒的排列密集程度(即密度)。受到砂型的压紧度、粘结剂含量以及水分含量等因素的影响，型砂紧实度过低，易造成铸件表面粘砂、粗糙等质量问题；型砂紧实度过高，易造成型砂退让性不好导致铸件产生裂纹，尺寸超差等问题。所以，在实际铸造生产中，需要对型砂紧实度进行控制。
而想要准确控制型砂紧实度，对于型砂紧实度的准确测定是必不可少的。在现有技术方案中，型砂紧实度的检测方法主要应用于湿型砂，其主要通过测定砂型中的水分含量，来间接地计算型砂紧实度。而在干砂型中，由于干型砂的水分含量很低，一般≤0.2％，这使得上述检测方法无法应用于干砂型的型砂紧实度检测。目前常规的针对干砂型的紧实度是通过测定型砂的抗拉/抗压强度进行大致评估，缺少直接的检测手段，不能真实反映铸造时实际的型砂紧实度指标，准确度较低。
发明内容
本发明意在提供一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具，能够用于直接性的干型砂紧实度检测，能够辅助完成直观的、准确的、真实的干型砂紧实度检测。
为达到上述目的，本发明提供的基础方案为：
方案一
一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，包括模具框体；所述模具框体内部中空；所述模具框体内自下而上依次设有标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块；所述标准试样杯活块内设有与待成型的标准试样外形一致的成型孔，所述标准试样杯活块用于堆积成型标准试样；所述缓冲层活块用于堆积成型缓冲型砂层；所述缓冲层活块和进砂口活块中心均设有开孔。
进一步，所述进砂口活块中心的开孔为第一开孔；所述第一开孔包括自上而下设置的I号孔段和II号孔段；所述I号孔段内壁与水平面夹角呈20～30°,以形成锐角形态的应力断口。
进一步，所述I号孔段内壁的倾斜度为150～160°；所述II号孔段内壁的倾斜度为95～98°。
进一步，所述缓冲层活块中心的开孔为第二开孔；所述第二开孔的内径与标准试样杯活块内壁的顶面直径相等。
进一步，所述II号孔段内壁的底面直径小于第二开孔的内径。
进一步，所述缓冲层活块的高度为5～7mm。
进一步，所述进砂口活块的高度为50～80mm。
进一步，所述I号孔段和II号孔段的高度比为1：10～1：15。
进一步，所述模具框体内壁的倾斜度为5～10°；所述标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块的外壁倾斜度与模具框体内壁一致。
方案二
一种用于干型砂紧实度检测的试样，采用如方案一所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样的制样模具制备而成；包括圆台形样件；所述圆台形样件的外壁倾斜度为3～5°。
本发明的工作原理及优点在于：在具体应用中，在模具框体中依次组装好标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块。并可将整体的制样模具放入砂箱中，其中，进砂口活块中心的第一开孔作为进砂口，通过进砂口向制样模具中注入待检测的干型砂，并与铸件砂型同时制作。待铸件砂型硬化后，翻转模具，分离去除试样模具框体，通过应力断口(对应I号孔段)，将整体的原始试样与铸件砂型分离后，取出进砂口活块，并敲击去除进砂口部分的型砂，再去除缓冲层活块，以标准试样杯活块平面为基准面，打磨去除缓冲层部分的型砂，进而得到标准试样。该标准试样能够等同代表实际生产中的实际型砂密度。再利用制样模具中的标准试样杯活块，向该标准试样杯活块中自然堆积同样的干型砂，并刮平硬化，进而可得到用作参考基准的比对试样。该比对试样能够等同代表自然状态下的型砂基准密度。通过比对实际型砂密度和型砂基准密度，即可获得准确的、量化的干型砂紧实度。
本发明提供的一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具，能够制备出用于干型砂紧实度检测的标准试样和比对试样，通过两种试样的密度比，即可获得准确的、量化的干型砂紧实度。本方案能够用于直接性的干型砂紧实度检测，能够辅助完成直观的、准确的、真实的干型砂紧实度检测。
特别的是，第一，本方案实际提供了一种全新的干型砂紧实度检测方法。通过制样模具快速制备不同类型的试样，其中，制样模具可放置在砂箱中跟随铸件砂型一同成型，可保证得到的试样反映真实的型砂状态，检测真实度较高。并且，相比于常规的通过测定型砂的抗拉/抗压强度进行大致评估的方法，本方案能够利用模具直观制备出可靠的检测试样，并通过两种试样的密度比，能够准确地获得干型砂紧实度。第二，本方案提供的制样模具结构设置简洁，设置的缓冲层活块能够形成缓冲层，避免出现虚砂情况，有效避免测量误差，保证试样均匀。设置的进砂口活块能够形成特殊的进砂口及应力断口，能够保证试样能够完整取出。第三，本方案提供的制样模具适用于多类型的干型砂检测环境，具备通用性；通过与砂箱配合，能够同时进行多组试样的制备，操作效率较高。并且，本方案的检测精准度不易受由于原砂、粘结剂、固化剂及其它添加物的不同等易于造成原始密度的差异影响。
附图说明
图1为本发明一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具实施例的制样模具结构示意图；
图2为本发明一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具实施例的试样制作示意图；
图3为本发明一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具实施例的试样结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的标记包括：模具框体1、标准试样杯活块2、成型孔201、缓冲层活块3、第二开孔301、进砂口活块4、第一开孔401、I号孔段402、II号孔段403、标准试样5、铸件砂型6。
实施例基本如附图1所示：一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，包括模具框体1。
所述模具框体1内部中空；所述模具框体1内自下而上依次可拆卸式地设有标准试样杯活块2、缓冲层活块3和进砂口活块4。
具体地，所述标准试样杯活块2内设有与待成型的标准试样5外形一致的成型孔201，所述成型孔201内壁的倾斜度为3～5°。
所述标准试样杯活块2用于堆积成型标准试样5；所述缓冲层活块3用于堆积成型缓冲型砂层。
所述缓冲层活块3和进砂口活块4中心均设有开孔。所述进砂口活块4中心的开孔为第一开孔401；所述第一开孔401包括自上而下设置的I号孔段402和II号孔段403；所述I号孔段402内壁与水平面夹角呈20～30°,以形成锐角形态的应力断口。所述I号孔段402内壁的倾斜度为150～160°；所述II号孔段403内壁的倾斜度为95～98°；以保证进砂口处于开放状态，避免进砂时堵塞造成试样成型不完整。
具体地，如图2所示，标准紧实度试样(即待成型的标准试样5)在制作时，需要与铸件砂型6同时制作。制作后形成的砂箱，在初始状态下会与铸件砂型6连接在一起。如图1所示，进砂口(即第一开孔401)与铸件砂型6直接连接，并在连接部位设置一圈应力断裂槽(对应为I号孔段402)。采用此种结构，在后续砂型硬化取模时，可以通过应力断裂槽的应力断口快速取下试样。
并且，由于进砂口直径小于标准试样5直径，在型砂紧实过程中，由于砂粒间隙不断减小，密度增大，进砂口与标准试样5交接处会形成一层死角部位。由于上层砂无法及时补充，易造成虚砂导致测量结果偏差，本方案中设置的缓冲层活块3可形成缓冲型砂层，进而可以将虚砂留在缓冲层。整体试样取出后，通过敲击去除进砂口部分的型砂，打磨去除缓冲层部分的型砂，从而得到完整的、均匀的标准试样5。通过采用上述方案，能够有效保持标准试样5在取出后的体积完整度。
所述缓冲层活块3中心的开孔为第二开孔301；所述第二开孔301的内径与标准试样杯活块2内壁的顶面直径相等。所述II号孔段403内壁的底面直径小于第二开孔301的内径。
所述缓冲层活块3的高度为5～7mm；形成的缓冲层可有效留住虚砂，且便于后续打磨去除。所述进砂口活块4的高度为50～80mm；能够留有充足的高度，保证进砂口进砂顺畅。所述I号孔段402和II号孔段403的高度比为1：10～1：15；这样设置，各层的型砂比例设置得当，可保证在取出试样时有足够的力矩使断口断裂，便于取样。
所述模具框体1内壁的倾斜度为5～10°；所述标准试样杯活块2、缓冲层活块3和进砂口活块4的外壁倾斜度与模具框体1内壁一致。采用此种结构，能够保证框体可以快速脱模；各结构之间匹配度较高，组装稳定且便于拆装。
本实施例还提供一种用于干型砂紧实度检测的试样，采用如上述的一种用于干型砂紧实度检测的试样的制样模具制备而成；包括圆台形样件；所述圆台形样件的外壁倾斜度为3～5°；在此倾斜度条件下，可以确保试样顺利完成脱模且不损坏，结构稳定性较好。
本实施例为单个制样模具示意，一般情况下，可将多组试样置于一个制样模具中，也可单独制作。
一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具的制备及使用方法如下：
具体地，包括以下步骤：
步骤1，进行对比试样的制备。
将制样模具中的标准试样杯活块2作为单独模具使用；向标准试样杯活块2中加入混制好的型砂，使其自然堆积成型，并不进行任何紧实后刮平，在型砂硬化后，取样称重并计算得到对比试样的型砂基准密度。本实施例中，采用同种方法，设计制备了三组不同规格的对比试样，计算三组对比试样自然状态下的型砂平均基准密度，并记为ρ0。
步骤2，采用制样模具进行标准试样5的制备。
将制样模具完整组装后，开口向上，整体平放于模具底板之上，与模具主体保持一定间距，落入砂箱后，开始放砂填充，砂箱填充完成后进行震实操作。
待铸件砂型6硬化后，翻转制样模具，分离去除制样模具框体1，通过应力断口(对应I号孔段402)，将整体的原始试样与铸件砂型6分离后，取出进砂口活块4，并敲击去除进砂口部分的型砂，再去除缓冲层活块3，以标准试样杯活块2平面为基准面，打磨去除缓冲层部分的型砂，进而得到标准试样5。
本实施例中，采用同种方法，设计使用了三组不同规格的标准试样5。分别称重测量三组标准试样5的重量G，并按ρ＝G/V计算其型砂密度，并计算三组标准试样5的型砂平均密度值并记为ρ1，进而得到当前生产的实际型砂密度v1。
步骤3，设计紧实度评价公式。
具体地，所述紧实度评价公式为：紧实度C＝ρ1/ρ0。例如，某型砂自然状态下的基准密度为1.1g/cm3(即对比试样的型砂密度为1.1g/cm3)，紧实后密度为1.35g/cm3(即标准试样5的型砂密度为1.35g/cm3)，则该紧实度C＝1.35/1.1＝1.23。
通过紧实后的标准试样5密度与自然状态下的对比试样密度的比值，可以消除由于原砂、粘结剂、固化剂及其它添加物的不同而造成的原始密度的差异，只针对型砂在紧实后的砂粒排列的密集程度进行评价，能够更加准确地反映型砂紧实度指标。
如以下实例，如附图3所示，制备得到的用于紧实度检测的标准试样5为圆台形，且制备时，使得D0＞D1，便于脱模。每组标准试样5设计三种不同体积的试样，分别为V1、V2、V3，通过分别检测三组试样的重量G1、G2、G3，分别求出对应试样的密度ρ1、ρ2、ρ3，然后计算三组标准试样5的平均密度得到最终结果，通过计算均值的方式减少试样制作过程的由于不可控因素带来的误差，提高准确度。优选为通过体积计算公式确定相应的D0、D1和H尺寸，以得到整数倍的体积，以方便后续的计算，如V1＝10cm3，V2＝30cm3，V3＝50cm3。再结合制备的对比试样的平均密度，测定得到紧实度。
本实施例提供的一种用于干型砂紧实度检测的试样及制样模具，能够制备出用于干型砂紧实度检测的标准试样5和比对试样，通过两种试样的密度比，即可获得准确的、量化的干型砂紧实度，能够辅助完成直观的、准确的、真实的干型砂紧实度检测。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，包括模具框体；所述模具框体内部中空；所述模具框体内自下而上依次设有标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块；所述标准试样杯活块内设有与待成型的标准试样外形一致的成型孔，所述标准试样杯活块用于堆积成型标准试样；所述缓冲层活块用于堆积成型缓冲型砂层；所述缓冲层活块和进砂口活块中心均设有开孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述进砂口活块中心的开孔为第一开孔；所述第一开孔包括自上而下设置的I号孔段和II号孔段；所述I号孔段内壁与水平面夹角呈20～30°,以形成锐角形态的应力断口。
3.根据权利要求2所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述I号孔段内壁的倾斜度为150～160°；所述II号孔段内壁的倾斜度为95～98°。
4.根据权利要求2所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述缓冲层活块中心的开孔为第二开孔；所述第二开孔的内径与标准试样杯活块内壁的顶面直径相等。
5.根据权利要求4所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述II号孔段内壁的底面直径小于第二开孔的内径。
6.根据权利要求1所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述缓冲层活块的高度为5～7mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述进砂口活块的高度为50～80mm。
8.根据权利要求2所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述I号孔段和II号孔段的高度比为1：10～1：15。
9.根据权利要求1所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具，其特征在于，所述模具框体内壁的倾斜度为5～10°；所述标准试样杯活块、缓冲层活块和进砂口活块的外壁倾斜度与模具框体内壁一致。
10.一种用于干型砂紧实度检测的试样，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的一种用于干型砂紧实度检测的试样制样模具制备而成；包括圆台形样件；所述圆台形样件的外壁倾斜度为3～5°。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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