SU972319A1 - Устройство дл определени предела прочности формовочных смесей на разрыв - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА РАЗРЫВ

1

Изобретение относитс  к испытанию материалов на прочность, в частности формовочных и стержневых смесей, используемых в литейном производстве.

При заливке расплавленного металла в форму происходит интенсивное испарение влаги в слое формовочной смеси, соприкасающемс  с металлом. Эта влага затем конденсируетс  в более отдаленном слое смеси, имеющем меныиую температуру. В результате образуетс  переувлажненный слой смеси , прочность которого существенно уменьшаетс , что зачастую приводит к обвалам формы и к по влению брака отливок. Дл  изучени  этого свойства смеси и дл  контрол  смесей при изготовлении форм используютс  устройства дл  определени  предела прочности формовочных смесей на разрыв в зоне конденсации влаги.

Известен прибор дл  определени  прочности На разрыв формовочных и стержневых смесей, в котором испытуемый образец, сформированный в разъемной гильзе, подвергаетс  одностороннему нагреву с помощью нагревател , установленного на поворотной траверсе и прижимаемого к гильзе винтом. Длительность нагрева образца, регулируема  с помощью реле времени, подбираетс  таким образом, чтобы переувлажненный слой, образовавшийс  за счет конденсации паров влаги, испарившейс  из

5 слоев, прилегающих к нагревателю, находилс  на уровне разъема гильзы. После этого подводитс  закрепленный на другом конце поворотной траверсы пневматический силовозбудитель и осуществл етс  разрыв

1Q образца. Результаты испытаний считываютс  по вакуумметру 1.

В св зи с тем, что положение переувлажненного сло  по отнощению к месту разрыва образца в таком устройстве задаетс  15 приблизительно (подбором длительности времени нагрева и температуры), то и точность определени  прочности весьма низка . Кроме того, силоизмеритель, построенный на принципе измерени-  давлени  или разрежени  в пневмоцилиндре, также дает значительные погрешности.

К недостаткам указанного устройства относ тс  также низка  производительность прибора, поскольку необходимо производить предварительную серию испытаний образцов дл  выбора времени нагрева, чтобы обеспечить положение переувлажненного сло  смеси на уровне разъема гильзы (такие предварительные испытани  необходимо проводить при изменении влажности испытуемых смесей или их состава), и наличие большого числа операций, выполн емых вручную, отсутствие автоматизации цикла измерени , что приводит к утомл емости оператора и снижению производительности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  прибор дл  определени  прочности на разрыв сырой формовочной смеси типа PNZ, содержащий рг13)емную гильзу, в которой формуетс  стандартный образец. К верхнему торцу гильзы прижимаетс  приводом термонагреватель . Длительность нагрева задаетс  с помощью реле времени. После окончани  нагрева образца нагреватель поднимаетс  пружиной и включаетс  в работу силовозбудитель (пневматический цилиндр), который через рычаг создает нарастающее разрывное усилие на образце. Силоизмеритель манометрический определ ет напр жение в образце по давлению в пневмоцилиндре. Максимальное усилие и, соответственно, предел прочности на разрыв, фиксируютс  с помощью дополнительной стрелки, запоминающей максимальное показание манометра. Весь цикл осуществл етс  автоматически с помощью блока управлени  циклом 2. К недостаткам известного прибора относитс  невысока  точность измерени , поскольку настройкой времени нагрева можно лищь приблизительно добитьс  того, чтобы переувлажненный слой находилс  на уровне разъема гильзы. Дл  этого провод т серию предварительных испытаний образцов и добиваютс  изменением времени нагрева отсутстви  мениска на границе разрыва образца. При столь приблизительном методе настройки, соответственно, невысока точность измерени . Кроме того, манометрический Силоизмеритель со стрелкой, запоминающеи максимальное значение, также имеет низкую точность измерени . При изменении влажности или состава испытуемой смеси необходимо вновь производить настройку времени нагрева, осуществл   серию предварительных испытаний . Отсюда вытекают низка  производительность и необходимость изготовлени  больщого числа образцов с идентичными свойствами. Цель изобретени  - повыщение точности измерени  и быстродействи . Дл  достижени  поставленной цели устройство дл  определени  предела прочности формовочных смесей на разрыв в зоне конденсации влаги, содержащее разъемную гильзу, электронагреватель с приводом опус кани  и подъема, си ювозлудитель, соединенные с соответствующими выходами блока управлени  циклом, Силоизмеритель, снабжено электропровод щим щупом с неизолированным концом, причем щуп установлен в центре нагревател  и соединен через сопротивление с источником питани , соединенным также с гильзой, тензодатчиком, блоком сравнени , усилителем, цифро-аналоговым преобразователем, индикатором, двум  счетчиками, коммутатором, ключом и генератором , причем тензодатчик, щуп, блок управлени  через коммутатор соединены с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразовател , а выход - через усилитель с ключом, соединепны.м также с выходом генератора и счетным входом первого счетчика, вход «Сброс которого соединен с блоком управлени , а выход - с входом цифро-аналогового преобразовател  и индикатора, а ключ соединен также со счетным входом и входом «Сброс второго счетчика, выход которого соединен с блоком управлени . Такое выполнение устройства позвол ет автоматически определ ть врем  прогрева образца по моменту прохождени  переувлажненным слоем уровн  разъема гильзы, а также обеспечить автоматическое запоминание максимального значени  напр жени  в разрущаемом образце в цифровом виде. Па чертеже приведена схема устройства дл  измерени  предела прочности формовочных смесей в зоне конденсации влаги. Устройство содержит электропровод щий щуп 1, закрепленный в электронагревателе 2, имеющем привод 3 подъема-опускани . Неизолированный конец щупа 1 находитс  На уровне разъема гильзы 4 и кольца 5. В гильзе 4 с кольцом 5 запрессован стадартный образец 6. К одному полюсу источника 7 питани  подсоединена гильза 4, к другому - щуп 1 через резистор 8. Резистор 8 и сопротивление смеси между щупом I и корпусом гильзы 4 образуют делитель, который подключен на первый вход коммутатора 9. Второй вход последнего соединен с тензорезисторным датчиком 10. Счетчик 11 со счетным входом 12 и щиной 13 сброса подключен к блоку 14 управлени  циклом, выходы которого соединены с приводом 3 подъема-опускани  нагревател , силовозбудителем 15, управл ющим входом коммутатора 9 и щиной 16 сброса АЦП 17. АЦП 17 содержит элемент 18 сравнени , усилитель 19 рассогласовани , выход которого соединен с управл ющим входом ключа 20. Генератор 21 тактовой частоты через ключ 20 подсоединен к входу счетчика 22, кодовые выходы которого соединены с входами цифрового индикатора 23 и цифро-аналогового преобразовател  (ЦАП) 24, выход которого соединен с входом элемента 18 сравнени . Второй вход элемента 18 сравнени   вл етс  входом АЦП. Устройство работает следующим образом Разъемную гильзу 4 с заформованным образцом 6 устанавливают в устройство, нагреватель 2 приводом 3 прижимаетс  к верхнему торцу гильзы, на котором находитс  отрывное кольцо 5. При этом щуп 1 внедр етс  в образец 6. По мере прогрева образца влага испар етс  из слоев, прилегающих к нагревателю, и коднесируетс  в лежащем ниже (более холодном) слое. Образуетс  переувлажненный слой, который с течением времени прогрева перемещаетс  внутрь образца. По мере приближени  этого сло  к неизолированному концу щупа 1 электрческое сопротивление смеси между щупом 1 и гильзой 4 уменьшаетс , что вызывает изменение напр жени  на выходе делител . Это напр жение через первое положение коммутатора 9 входов поступает на вход АЦП 17.. По мере роста это напр жение превышает напр жение с выхода ЦАП 24 на выходе элемента 18 сравнени  по вл етс  сигнал, который усиливаетс  усилителем 19 сравнени , и на управл ющем входе ключа 20 возникает открывающий сигнал. Очередной импульс с генератора 21 тактовой частоты проходит через ключ 20 на вход счетчика 22, число в котором возрастает на единицу, соответственно , на единичную ступеньку, увеличиваетс  сигнал На выходе ЦАП 24, что вызывает изменение пол рности сигнала на выходе элемента 18 сравнени , усилител  19 сравнени  и закрывание ключа 20. Если напр жение на входе АЦП 17 продолжает расти, то вновь произойдет описанный выше процесс, и на вход счетчика 22 поступит очередной импульс рабочей частоты. Таким образом происходит след щее аналого-цифровое преобразование. Очевидно, что чем быстрее растет напр жение на входе АЦП, тем выше частота рабочих импульсов на выходе АЦП. В св зи с этим можно использовать АЦП как преобразователь скорости изменени  аналогового сигнала в частоту. С помощью счетчика 11 производитс  определение момента, когда период между импульсами рабочей частоы (на выходе АЦП) превысит заданную наперед величину. Действительно, на счетный вход 12 счетчика 11 поступают импульсы тактовой частоты с выхода АЦП. Если за врем  между двум  импульсами рабочей частоты счетчик 11 Не успевает заполнитьс  импульсами тактовой частоты, то его переполнени  не произойдет и сигнал На выход не поступит. Но по мере увеличени  времени между импульсами рабочей частоты наступит момент, когда счетчик переполнитс  и сфор.мирует выходной сигнал. При прогреве образца в гильзе, как было отмечено выще, сопротивление смеси между щупом 1 и гильзой 4 сначала у.меньшаетс  за счет конденсации все большего количества влаги, достигает минимальной величины , когда переувлажненный слои находитс  на уровне неизолированного конца щупа и затем при движении переувлажненного сло  далее внутрь образца это сопротивление вновь начинает увеличиватьс . В соответствии с этим измен етс  напр жение на выходе делител , что вызывает сначала увеличение рабочей частоты на выходе АЦП. При приближении сопротивлени  смеси к минимуму в момент прохождени  переувлажненным слоем уровн  разъема гильзы эта частота уменьшаетс , а затем совсем исчезает , когда сопротивление смеси вновь начинает расти, поскольку АЦП выполнен нереверсивным (счетчик 22 нереверсивный). Соответственно, счетчик 11 сформирует выходной сигнал, когда все увеличивающеес  врем  между импульсами рабочей частоты на выходе АЦП станет больше заданной величины . Это врем  задаетс  емкостью счетчика 1 1 и выбором тактовой частоты на входе 12. Таким образом, с помощью АЦП и счетчика 1 I определ етс  момент достижени  минимума сопротивлени  смеси на уровне разъема гильзы, т. е. момент нахождени  переувлажненного сло  на этом уровне. Цифровой индикатор 23 в этот период цикла не используетс  и может быть погашен. При поступлении сигнала в момент нахождени  переувлажненного сло  на уровне разъема гильзы со счетчика 11 на блок 14 управлени  циклом последний включает привод 3 подъема нагревател  2, силовозбудитель 15, который создает нарастающее усилие отрыва на кольцо 5, которое воспринимаетс  тензометрическим датчиком 10. Одновременно производитс  сброс АЦП 17 по входу 16 и переключение коммутатора 9 входов, который отключает от АЦП делитель и подключает на вход АЦП тензометрический датчик 10. По мере увеличени  разрывающего усили  растет выходное напр жение на выходе тензометрического датчика 10, которое преобразуетс  АЦП в цифровую форму. Процесс след щего преобразовани  описан выше. Поскольку на шину 13 сброса счетчика 11 непрерывно поступают импульсы рабочей частоты с выхода АЦП, то на выходе счетчика нет сигнала. Когда происходит разрыв образца, резко уменьшаетс  усилие на тензометрический датчик 10, соответственно, уменьщаетс  напр жение на его выходе и исчезают и.мпульсы рабочей частоты на выходе .4ЦП, поскольку последний выполнен нереверсивны.. Это приводит к тому, что счетчик 11 переполн етс  и формирует сигнал с блока 14 управлени  циклом, который по этому сигналу выключает силовозбудитель. На этом цикл измерени  заканчиваетс . Максимальное усилие , которое выдерживает образец перед разрывом, запонимаетс  на цифровом индикаторе 23 в АЦП. Таким образом, приме

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для определения предела прочности формовочных смесей на разрыв в зоне конденсации влаги, содержащее разъемную гильзу, электронагреватель с приводом опускания и подъема, силовозбудитель, соединенные с соответствующими выходами блока управления циклом, силоизмеритель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, оно снабжено электропроводящим щупом с неизолированным концом, причем щуп установлен в центре нагревателя и соединен через сопротивление с источником питания, соединенным также с гильзой, тензодатчиком, блоком сравнения, усилителем, цифро-аналоговым преобразователем, инди²⁰ катором, двумя счетчиками,коммутатором, ключом и генератором, причем тензодатчик, щуп, блок управления через комму га тор соединены с первым входом блика срав нения, второй вход которого соединен с вы 25 ходом цифро-аналогового преобразовыеля, а выход — через усилитель с ключ; .'..·, соединенным также с выходом генератора и счетным входом первого счетчика, вход «Сброс» которого соединен с блоком управления, а выход — с входом цифро-аналого30 вого преобразователя и индикатора, а ключ соединен также со счетным входом и входом «Сброс» второго счетчика, выход которого соединен с блоком управления.