CN210427412U - 一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及产品检测技术领域，具体涉及一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，本实用新型通过试样固定、位于导轨上的两个小车进行试样的测量和试验，显示PLC控制器控制各部件代替人工测量试样，消除了人为干扰因素，实现了试样不移动，防止了试样悬臂端受热后颤动变形，实现了检测、判定自动化，使试验质量和效率提高。

Description

一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置

技术领域

本发明涉及产品检测技术领域，具体涉及一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置。

背景技术

熔模铸造又称失蜡铸造，是用易熔材料如蜡料制作所要铸件的蜡模，然后蜡模外涂泥浆耐火材料，这就是泥模，泥模晾干后，放入热水中将内部蜡模熔化，再将熔化完蜡模的泥模焙烧成陶模，将金属溶液灌入陶模内，冷却后，所需的金属铸件就制成了。用该种工艺制成的金属铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工，各种合金材质，结构复杂的零部件常采用该工艺铸造。熔模铸造生产的第一个工序就是制作熔模，要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。要达到此目的，制作熔模的模料质量十分关键，制模材料的性能不单应保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好、重量轻的熔模，它还应为泥模的制作和获得良好铸件创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和合成树脂等配制，用蜡料配制的模料称为蜡基模料，它们的熔点较低，为60-70℃；用天然树脂配制的模料称为树脂基模料，熔点稍高，约70-120℃。模料的热稳定性直接关系到制作熔模的尺寸精度，准确掌握模料的热稳定性温度是确保熔模质量的关键。

模料的热稳定性试验是将试样一端固定在支架上，在给定温度下保温2h，测定悬臂伸出端的下垂量，当下垂量小于等于2mm时的最高温度值为热稳定性温度。模料的热稳定性试样长100mm，宽6mm，厚2.0±0.1mm，12个试样水平放置，试样间距不少于50mm。试样的一端固定，另一端为悬臂状态。现对模料热稳定性的试验多以人工操作，存在人为干扰因素多、检测质量和效率不高的问题。试验开始：人工手持测量工具对试样的悬臂端的高度逐一测量并记录后，再将试样放入达到给定温度的恒温箱内关闭箱门，待2小时后人工取出试样放置在室温2小时后再逐一测量试样悬臂端的下垂量。从9个以上的测量值取算术平均值，试样的下垂量小于等于2mm时的最高温度值为热稳定性温度。当下垂量小于或大于2mm时，要更换试样并调整给定恒温箱温度，如前所述再次测量试验，直至达到试样下垂量小于等于2mm时的最高温度值即热稳定性温度。由于试样一端固定另一端悬臂，其悬臂下垂端的数值变化量很小，人工手持测量工具加热前后各逐一测量12个试样高度，在此过程中常出现误差，如人眼观察和手动调节测量工具测量试样下垂端高度时，常出现视觉疲劳和角度视觉误差，人工将试样放入和取出恒温箱过程中对处于悬臂状态的试样造成颤动，特别是加热后取出时影响最大，检测质量和效率不高，现还没有一种代替人工操作的装置。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，包括试样放置架、直角定位板和电控恒温箱，所述试样放置架两端分别固定在两圆钢棒直角架A的顶端，圆钢棒直角架A固定在地面上，在两圆钢棒直角架A的外侧设置有垂直试样放置架的两道平行导轨，平行导轨上位于试样放置架的左边和右边分别有一左小车和一右小车，左小车和右小车分别通过电机A和电机D控制其在导轨上移动，电机A和电机D的电控线分别与PLC控制器连接；所述试样放置架上方设有压板，压板与试样放置架固定连接；所述右小车两端分别固定有圆钢棒直角架B，直角定位板的两端分别固定在两圆钢棒直角架B的顶端，直角定位板与试样放置架平行，直角定位板具有一水平直角面，水平直角面与试样放置架的上表面在同一水平面上；所述直角定位板的右端面一端固定一电机C，电机C的电控线与PLC控制器连接，电机C通过联轴器连接一水平轴，水平轴沿直角定位板长度方向，水平轴与直角定位板平行，水平轴通过轴座固定在直角定位板右端面上，在水平轴上固定若干个转动直杆，转动直杆的上部焊接一圆弧杆，圆弧杆端部固定有摄像头，摄像头与试样一一对应，摄像头均与一图像测量仪导线连接，图像测量仪固定在右小车上，图像测量仪上安装有PLC控制器，图像测量仪的电控线与PLC控制器连接；所述电控恒温箱固定在左小车上，电控恒温箱的箱门为由下向上转动开启结构，箱门由电机B控制转动，电控恒温箱和电机B的电控线分别与PLC控制器连接；所述电控恒温箱门口的下边框上及箱门上分别对应设有两对对称的半圆柱凹槽，半圆柱凹槽与圆钢棒直角架A位置对应，门口下边框的半圆柱凹槽与箱门上的半圆柱凹槽组成圆柱孔，圆柱孔的直径与圆钢棒直角架A的圆钢棒直径相等，电控恒温箱门口下边框的半圆柱凹槽上设有接触开关，接触开关的电控线与PLC控制器连接；所述圆钢棒直角架A和圆钢棒直角架B均具有沿导轨方向的水平延伸段和两竖直段，圆钢棒直角架A的水平延伸段长度大于试样的总长度，圆钢棒直角架B的水平延伸段的高度大于圆钢棒直角架A的水平延伸段的高度，圆钢棒直角架A的竖直段高度高于电控恒温箱的箱门最下端。

进一步的，所述两圆钢棒直角架B的顶端分别焊有水平连接板B，直角定位板下端焊接有水平定位板，水平连接板B和水平定位板通过螺栓固定在一起。

进一步的，所述水平定位板两外侧端分别固定有电磁铁，电磁铁吸合住试样放置架的右端面。

优选的，所述电磁铁吸合住试样放置架的右端面时，水平直角面的竖直面与试样放置架的左端面的水平距离等于试样的总长度。

所述电磁铁与PLC控制器连接。

进一步的，所述两圆钢棒直角架A的顶端焊有水平连接板A，水平连接板A的上面设有隔热垫，试样放置架和隔热垫通过螺栓固定在水平连接板A上。

优选的，所述电机A、电机B、电机C、电机D均为伺服电机，导轨为齿条导轨，左小车和右小车的轮子均为与齿条导轨匹配的齿形辊轮。

优选的，所述电机A和电机D均为双轴伺服电机。

进一步的，所述圆弧杆的圆心在水平轴的中心线上。

优选的，所述箱门由下向上转动开启结构具体为：箱门顶部安装有若干门铰链，门铰链一边安装在箱门上，一边安装在电控恒温箱的顶部；电机B固定在电控恒温箱顶部，电机B的电机轴连接曲柄杆，曲柄杆另一端与一连杆的左端转动副A铰接，连杆的右端转动副B与一连接杆上端铰接，连接杆固定在箱门上。

本发明装置代替了现有传统的人工测量，消除了人为干扰因素，实现了试样不移动，防止了试样悬臂端受热后颤动变形，实现了检测自动化，使试验质量和效率均得到提高。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3是测量试样悬臂端受热前状态图。

图4是电控恒温箱门开启使试样进入箱内状态图。

图5是试样进入恒温箱后箱门关闭状态图。

图6是测量试样悬臂端受热后状态图。

图7是图1的I部放大图。

图8是图5的局部视图。

图9是图4的C向放大图。

图中，1导轨，4左小车，7电机A，16电控恒温箱，18电机B，20曲柄杆，21转动副A，22连杆，23门铰链，25转动副B，27箱门，28圆钢棒直角架A，29水平连接板A，30隔热垫，31试样放置架，34压板，35试样，36直角定位板，39电机C，40摄像头，42圆弧杆，43转动直杆，44接触开关，45水平轴，47圆钢棒直角架B，49右小车，50PLC控制器，51图像测量仪，54电机D，55主动轴，68水平定位板，69连接杆，70水平连接板B，71电磁铁，72被动轴，76半圆柱凹槽。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明在进行测试的常温试验室内的地面上设有两根平行的导轨1，导轨1为齿条导轨，在两根导轨1之间的地面上通过地脚螺栓固定两个基础法兰，在两个基础法兰的中心分别向上焊接一圆钢棒直角架A28，圆钢棒直角架A28的顶部焊有水平连接板A29，在水平连接板A29的顶部设有隔热垫30，试样放置架31的两端放置在隔热垫30上，通过螺栓将试样放置架31和隔热垫30固定在水平连接板A29上。试样放置架31长度方向与导轨1方向垂直。在试样放置架31的上表面沿试样放置架31的长度方向依次放置待测试样35，一般放置12根试样35，12根试样35平行且间隔均匀。在试样放置架31上端还设有压板34，压板34用于固定试样35，当试样35放置好后，通过螺栓将压板34与试样放置架31紧固在一起，从而将试样35紧固在试样放置架31上。试样放置架31接触每根试样35长度的40%，目的为保证试样35长度的60%处于悬臂状态。

上述的圆钢棒直角架A28由圆钢棒焊接而成，如附图1所示，由两竖直段和一水平延伸段组成，水平延伸段沿导轨1方向向左，水平延伸段的长度大于试样35的长度。

与试样放置架31对应的还有一与之平行的直角定位板36，用于试验前托住试样35，让试样35处于水平状态。本发明的直角定位板36与国标里的定位块一样具有一水平直角面，试样35的另一端放置在定位块的水平直角面上，直角定位板36的水平直角面与试样放置架31的上表面在同一水平面内，以保证试样35为水平状态。一般试样35放置在水平直角面上的长度不大于5mm。对于试样35的放置要求为公知常识，这里不再过多赘述。

本发明的直角定位板36的两端向下分别焊有水平定位板68，水平定位板68的下端通过螺栓固定在水平连接板B70上，两端的水平连接板B70分别焊接在两圆钢棒直角架B47的顶端，两圆钢棒直角架B47通过螺栓固定在一右小车49的底板上。圆钢棒直角架B47与圆钢棒直角架A28一样同样由圆钢棒焊接而成，也是由两竖直段和一水平延伸段组成，水平延伸段沿导轨1方向向左。圆钢棒直角架B47的水平延伸段的高度大于圆钢棒直角架A28的水平延伸段的高度。圆钢棒直角架B47随右小车49在导轨1上左右移动，从而带动直角定位板36左右移动，实现试样35的水平放置及悬臂状态。

本实施例中还在水平定位板68的外侧的两端面上固定有电磁铁71，当水平定位板68的左端面接触到试样放置架31的右端面时，电磁铁71工作可吸合住试样放置架31的右端面以确保接触紧密。优选的，当电磁铁71吸合住试样放置架31的右端面时，水平直角面的竖直面与试样放置架31的左端面的水平距离等于试样35的总长度。电磁铁71与PLC控制器50连接。

本发明中还设置了自动测量试样热变形量的装置，具体介绍如下：直角定位板36的右端面通过螺栓固定有电机C39，电机C39为伺服电机，电机C39的轴通过联轴器连接水平轴45，水平轴45沿直角定位板36长度方向且与直角定位板36平行，水平轴45装在两个轴座上，轴座通过螺栓固定在直角定位板36的右端面。在水平轴45上固定若干根绕水平轴45转动的转动直杆43，转动直杆43与试样35一一对应，因此，本实施例中转动直杆43的个数为12根。各转动直杆43的端部焊有以水平轴45中心线为圆心的圆弧杆42，在圆弧杆42的端部通过螺栓固定有摄像头40，当电机C39逆时针转动时可将摄像头40转至直角定位板36的前面，摄像头40位于试样35的上方，与试样35一一对应。当电机C39顺时针转动时可将摄像头40转至直角定位板36的右边。各摄像头40导线均与一图像测量仪51连接，图像测量仪51通过螺栓固定在右小车49的底板上，在图像测量仪51的顶部装有PLC控制器50，图像测量仪51与PLC控制器50电控线连接。电机C39的控线也与PLC控制器50连接

上述的右小车49通过电机D54控制其在导轨1上移动，电机D54与PLC控制器50通过控线连接，从而可以通过PLC控制器50控制右小车49的移动。电机D54控制右小车49在导轨1上运动现有存在多种形式，只要能实现上述目的，均在本发明的保护范围内。本实施例中右小车49的底板上通过螺栓固定有电机D54，电机D54为双出轴伺服电机，电机D54的轴的两端通过连轴器连接右小车49的主动轴55，右小车49主动轴55通过键固定右主动齿形辊轮，两个右主动齿形辊轮分别啮合在两根导轨1上，在右小车49的底板下方固定有被动轴72，被动轴72通过轴承连接被动齿形辊轮，两被动齿形辊轮也啮合在两根导轨1上。

本发明在试样放置架31的左侧的导轨1上还设有一左小车4，左小车4通过电机A7控制其在导轨1上移动，电机A7与PLC控制器50连接。本实施例中左小车4的电机A7也为双出轴伺服电机，本实施例中电机A7控制左小车4的形式与前述的电机D54控制右小车49的形式相同，这里不再赘述。在左小车4上固定有电控恒温箱16，电控恒温箱16的箱门27为由下向上转动开启结构。本实施例中箱门27转动通过门铰链23形式，两个门铰链23的一边分别安装在电控恒温箱16的箱体顶部门口处，两个门铰链23的另一边分别安装在箱门27的上边。在电控恒温箱16的箱体顶部两个门铰链23连线的中心设有连杆22，连杆22的左端转动副A21与曲柄杆20上端铰接，曲柄杆20的下端固定在电机B18的轴上，电机B18为伺服电机，电机B18通过螺栓固定在电控恒温箱16的顶部，连杆22的右端转动副B25与连接杆69上端铰接，连接杆69的下部通过螺栓固定在箱门27上。这样箱门27相当于曲柄摇杆机构中的摇杆，箱门27顶部的两个门铰链23为摆动副，当电机B18工作使其电机轴逆时针转动时曲柄杆20拉动连杆22向左移动，连杆22拉动箱门27，箱门27以顶部的两个门铰链23为轴向上开启；当电机B18顺时针转动时曲柄杆20推动连杆22向右移动，连杆22推动箱门27，箱门27以顶部的两个门铰链23为轴向下转动实现箱门27关闭。电控恒温箱16门口下边框以及箱门27上分别对应设有两对对称的半圆柱凹槽76，两对半圆柱凹槽76的位置与两圆钢棒直角架A28的位置对应。当箱门27闭合后，电控恒温箱16门口下边框的半圆柱凹槽76与对应的箱门27上的半圆柱凹槽76组成圆柱孔，圆柱孔的直径与圆钢棒直角架A28的竖直段的圆钢棒直径相等，这样当试样放置架31进入电控恒温箱16后，能够关闭箱门27。在电控恒温箱16门口下边框的半圆柱凹槽76上设有接触开关44，以确保左小车4停止位置准确、两对半圆柱凹槽76与两圆钢棒直角架A28接触良好。上述的接触开关44、电控恒温箱16、电机B18的电控线均与PLC控制器50连接。

使用方法：首先将12个试样35按照规定安装在试样放置架31上，然后通过压板34固定好，12个试样35的另一端放置在直角定位板36的水平直角面上，使得12个试样35呈水平状态，这时电磁铁71吸合住试样放置架31的右端面。12个试样35安装好后按动PLC控制器50中的试验启动按钮，PLC控制器50控制电控恒温箱16温升至设定温度、图像测量仪51进入工作状态，电磁铁71断电，然后PLC控制器50控制电机D54工作使右小车49向右移动一定距离，右小车49向右移动后，12个试样35处于悬臂状态，这时PLC控制器50控制电机C39逆时针转动一定角度使各摄像头40对准相应的试样35，各摄像头40将对应的试样35悬臂端的高度位置图像数据传送至图像测量仪51，图像测量仪51将分析计算后的各试样35悬臂端位置高度值传送至PLC控制器50。然后PLC控制器50控制电机D54工作使右小车49再向右移动一段距离后停止，这时，PLC控制器50控制电机A7工作使左小车4向右移动，同时控制电机B18逆时针转动一定角度使箱门27向上转动开启，当箱体门口上的半圆柱凹槽76上的接触开关44的触点被圆钢棒支撑架A完全压入半圆柱凹槽76外后PLC控制器50这时控制电机Ａ停止工作，启动电机B18使箱门27由上向下转动关闭箱门27，然后PLC控制器50开始计时。当达到2小时后PLC控制器50控制电机B18逆时针转动一定角度使箱门27向上转动开启、电机A7工作使左小车4向左移动至原位停止，这时PLC控制器50再次计时，12个试样35已处于常温实验室内，2小时后PLC控制器50控制电机D54工作使右小车49向左移动至设定距离后停止，即摄像头40到达距试样35下垂端规定距离，摄像头40对受热后的12个试样35下垂端影像进行采集，并将影像数据传送至图像测量仪51，图像测量仪51对每个试样35下垂端影像进行分析处理，将加热前后两次下垂端测量值的变形量传送至PLC控制器50，PLC控制器50根据规定选取9个试样35计算出平均热变形量，精确至0.01mm，若平均变形量小于等于2mm则给定的最高电控恒温箱16温度即为热稳定性温度。若平均变形量小于或大于2mm则应更换试样35、调整给定电控恒温箱16温度重新试验，直至得到平均变形量小于等于2mm所对应电控恒温箱16的最高温度值，即为热稳定性温度。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，包括试样放置架（31）、直角定位板（36）和电控恒温箱（16），其特征在于：所述试样放置架（31）两端分别固定在两圆钢棒直角架A（28）的顶端，圆钢棒直角架A（28）固定在地面上，在两圆钢棒直角架A（28）的外侧设置有垂直试样放置架（31）的两道平行导轨（1），平行导轨（1）上位于试样放置架（31）的左边和右边分别有一左小车（4）和一右小车（49），左小车（4）和右小车（49）分别通过电机A（7）和电机D（54）控制其在导轨（1）上移动，电机A（7）和电机D（54）的电控线分别与PLC控制器（50）连接；所述试样放置架（31）上方设有压板（34），压板（34）与试样放置架（31）固定连接；所述右小车（49）两端分别固定有圆钢棒直角架B（47），直角定位板（36）的两端分别固定在两圆钢棒直角架B（47）的顶端，直角定位板（36）与试样放置架（31）平行，直角定位板（36）具有一水平直角面，水平直角面与试样放置架（31）的上表面在同一水平面上；所述直角定位板（36）的右端面一端固定一电机C（39），电机C（39）的电控线与PLC控制器（50）连接，电机C（39）通过联轴器连接一水平轴（45），水平轴（45）沿直角定位板（36）长度方向，水平轴（45）与直角定位板（36）平行，水平轴（45）通过轴座固定在直角定位板（36）右端面上，在水平轴（45）上固定若干个转动直杆（43），转动直杆（43）的上部焊接一圆弧杆（42），圆弧杆（42）端部固定有摄像头（40），摄像头（40）与试样（35）一一对应，摄像头（40）均与一图像测量仪（51）导线连接，图像测量仪（51）固定在右小车（49）上，图像测量仪（51）上安装有PLC控制器（50），图像测量仪（51）的电控线与PLC控制器（50）连接；所述电控恒温箱（16）固定在左小车（4）上，电控恒温箱（16）的箱门（27）为由下向上转动开启结构，箱门（27）由电机B（18）控制转动，电控恒温箱（16）和电机B（18）的电控线分别与PLC控制器（50）连接；所述电控恒温箱（16）门口的下边框上及箱门（27）上分别对应设有两对对称的半圆柱凹槽（76），半圆柱凹槽（76）与圆钢棒直角架A（28）位置对应，门口下边框的半圆柱凹槽（76）与箱门（27）上的半圆柱凹槽（76）组成圆柱孔，圆柱孔的直径与圆钢棒直角架A（28）的圆钢棒直径相等，电控恒温箱（16）门口下边框的半圆柱凹槽（76）上设有接触开关（44），接触开关（44）的电控线与PLC控制器（50）连接；所述圆钢棒直角架A（28）和圆钢棒直角架B（47）均具有沿导轨（1）方向的水平延伸段和两竖直段，圆钢棒直角架A（28）的水平延伸段长度大于试样（35）的总长度，圆钢棒直角架B（47）的水平延伸段的高度大于圆钢棒直角架A（28）的水平延伸段的高度，圆钢棒直角架A（28）的竖直段高度高于电控恒温箱（16）的箱门（27）最下端。

2.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述两圆钢棒直角架B（47）的顶端分别焊有水平连接板B（70），直角定位板（36）下端焊接有水平定位板（68），水平连接板B（70）和水平定位板（68）通过螺栓固定在一起。

3.根据权利要求2所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述水平定位板（68）两外侧端分别固定有电磁铁（71），电磁铁（71）吸合住试样放置架（31）的右端面。

4.根据权利要求3所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述电磁铁（71）吸合住试样放置架（31）的右端面时，水平直角面的竖直面与试样放置架（31）的左端面的水平距离等于试样（35）的总长度。

5.根据权利要求3或4所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述电磁铁（71）与PLC控制器（50）连接。

6.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述两圆钢棒直角架A（28）的顶端焊有水平连接板A（29），水平连接板A（29）的上面设有隔热垫（30），试样放置架（31）和隔热垫（30）通过螺栓固定在水平连接板A（29）上。

7.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述电机A（7）、电机B（18）、电机C（39）、电机D（54）均为伺服电机，导轨（1）为齿条导轨，左小车（4）和右小车（49）的轮子均为与齿条导轨匹配的齿形辊轮。

8.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述电机A（7）和电机D（54）均为双轴伺服电机。

9.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述圆弧杆（42）的圆心在水平轴（45）的中心线上。

10.根据权利要求1所述的熔模铸造用模料热稳定性自动试验装置，其特征在于：所述箱门（27）由下向上转动开启结构具体为：箱门（27）顶部安装有若干门铰链（23），门铰链（23）一边安装在箱门（27）上，一边安装在电控恒温箱（16）的顶部；电机B（18）固定在电控恒温箱（16）顶部，电机B（18）的电机轴连接曲柄杆（20），曲柄杆（20）另一端与一连杆（22）的左端转动副A（21）铰接，连杆（22）的右端转动副B（25）与一连接杆（69）上端铰接，连接杆（69）固定在箱门（27）上。

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