专利名称：型砂性能检控方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测和控制铸造型砂性能的方法和设备，属于铸造造型技术领域造型材料的处理方法及其设备。
粘土砂铸件在铸造生产中占有重要地位，而这种传统的生产方法却往往由于型砂性能不合要求而造成许多废品。具统计，粘土砂铸件出现的废品约有50%左右是型砂方面的原因造成的。为此，制备型砂过程中检测和控制其性能是很有必要的。型砂性能的检控主要以检控型砂的水分和强度为主，对此曾做过许多尝试，而实际应用较成功的方法是通过检控型砂的紧实率来间接地检控型砂的水分，美国专利US4291379中所公开的一种“制备型砂的方法和设备”在这方面提供了一个范例。它是取样器在混砂机中取出砂子，送入一个园筒活塞装置制取园柱形试样测得紧实率(在活塞规定的预紧力下园筒中砂子高度的降低)后，在另一个活塞的作用下测量湿强度，根据测量结果微机控制加料机构调整加水或粘土及辅加料的加入量。这种方法可以测量型砂的紧实率和强度，但这种方法只能是间歇地测量，不能连续即时地反应混砂过程中型砂性能的变化，且试样需变化工位来测量强度，较为复杂，为此，美国乔冶费斯奇铸造系统公司(GeorgeFischerFoundrySystems，Lne.)的产品样本(BulletinSL-104)中提供了一种“3818型紧实率控制器系统”，它是将从混砂机中取出的砂样送入一个旋转的型轮外缘的槽中，用另一个紧实轮用一定的紧实力在槽中压实，通过压实高度的变化测量出型砂紧实率的大小。这种装置实现了紧实率的连续检控，但是由于压实后的试样通过一个刮板刮出槽外而被破坏，因而只能测控紧实率，而不能实现紧实率与强度同时检控，不能满足混砂过程的需要。
为此，本发明提供一种型砂性能检控方法及装置，它既能实现连续地进行检控，又能实现紧实率与强度同时检控。
发明是这样实现的待测的砂样连续送入一个旋转的皮带给料机上的料槽内，皮带给料机上方的压轮对槽内的砂样进行滚压，从压实高度的变化即可测得型砂的紧实率。将压实后的条形试样继续向前送，呈悬臂状，悬臂达一定长度时由于砂样的自重而断下，悬臂的长短即可反映型砂的强度高低(湿弯强度)。从而可以实现型砂性能的连续测量且实现了紧实率与强度的同时测量。
发明的方法包括下列内容1)新砂、旧砂、粘土、水、辅加物等按一定比例加入混砂机混合;2)连续地从混砂机中取样筛分，且连续地送入皮带给料机上的料槽内;3)由皮带给料机上方的压轮将砂样连续地压制成条形试样，从条形试样高度的减少和其能呈悬臂的长度即可连续地测出型砂的紧实率和湿弯强度;4)将测得的数据输入微机进行处理，按预定的理想状态调整水、粘土和辅加物的加入量。以上过程是在混砂周期中连续循环地进行的。
试样悬臂长度的测量采用位置信号器，如光电继电器。最好采用三组信号器第一组的位置可设在型砂达到最低抗弯强度值时悬臂试样折断时的位置;第二组为给定型砂最高抗弯强度值的位置;第三组为型砂极限抗弯强度值的位置，以上位置均可通过工艺实验后确定。
图1是实现发明方法的设备总2是设备正视3是设备A-A部分的剖视4是设备B-B部分的剖视图发明也是提供了一种用于上述发明方法的专用装置，称为型砂性能控制器。该装置是上述发明方法中所采用的设备的一部分，而且是实现型砂性能检控的关键。它包括一个带式给料机(6)，其上面有给料槽(5)，带式给料机(6)的上方有压轮(7)，位移传感器(11)测量压轮(7)的上下浮动位移量，信号器(9)测量试样的悬臂长度。
以下结合附图所给出的实施例来描述发明方法及其设备的更进一步特征和其工作原理，但对上述发明不带有限定意义。
如图1、图2所示，型砂的原材料一般由回用的旧砂、新砂、粘土和煤粉等组成，新砂料斗(17)和旧砂料斗(18)的新、旧砂一般用带式给料机(19)输送，粘土料斗(20)和煤粉料斗(21)的粉状物料一般用螺旋给料机(22)输送，发明并不限制采用其它给料输送方法和设备。以上四种物料按一定的比例数量加入到称量斗(23)中，由称量传感器(24)称量出所加入上述四种物料的重量或总的加入料重量，当达到混砂机的额定加入量时，四种输送给料机全部停止。当混砂机(1)中混合好的型砂排放完且卸砂门关闭后，称量斗(23)中的物料即卸入到混砂机(1)中开始混合，这时取样器(3)即开始连续取出混合料，取样的速度可由调速电机(2)控制和调节，使带式给料机(6)上的给料槽(5)保持一定平衡的料位高度。连续取出的混合料落到震动筛(4)上使其破碎并过筛，过筛的混合物到达给料槽(5)中，带式给料机(6)将混合料连续输出，给料槽(5)使松散的混合料保持一定宽度和高度料层，如50×50mm。
在带式给料机(6)上部有一个支架(15)，其中安装有能够上、下浮动的压轮(7)，图3所示，压轮(7)装在轴承座(12)中，轴承座(12)可在支架(15)的槽形导轨中滑动，压轮(7)由链轮(10)及其传动机构带动旋转，它与带式给料机(6)共用一组动力驱动，但旋转方向相反，其外园的线速度等于带式给料机(6)的胶带(13)的线速度，胶带(13)在托板(14)上滑动。
当带式给料机(6)将一定高度及宽度的混合料层输送到压轮(7)处，压轮(7)即由最低位置向上浮起，并随着混合料水分的增加又向下降落，其上、下浮动的高度通过位移传感器(11)测定并显示出来，其值即混合料瞬时的紧实率(通过微机将测量的位移值换算成紧实率值)。
混合料经压轮(7)紧实辗压后形成了具有一定强度的条形试样，并连续从压轮(7)下部排出输送到测试台(8)上，当条形试样滑过测试台(8)端部处于悬臂状态时，试样的悬臂自重使试样产生弯曲应力，当悬臂达到一定长度时，条形试样即自动折断，测其被折断的试样悬臂长度，即可测定出砂样的型砂湿弯强度。附图所示的测定条形试样悬臂长度的方法是在条形试样两测安装三组光电继电器(9)，本发明包括用其它信号装置测定试样的悬臂长度。本发明所用的光电继电器(9)可多于三组亦可少于三组(但至少有一组)。
混合开始在一定时间内测定的紧实率输送到微处理机(16)中进行平均计算，如其平均值未达到型砂工艺规定的紧实率值时，微机(16)则发出信号将电磁水阀(26)开启，这时具有一定压力的水经涡轮流量计(27)、回转接头(28)及喷头(29)流入到混砂机(1)中的混合料上，将规定的紧实率值与测定的紧实率值在微机(16)中算出差值，并根据微机贮存的该批混合料的总重而计算出该批混合料的粗加水量并贮存在微机(16)中，涡轮流量计(27)流出的水量信号亦不断输入到微机(16)中，当两者相等时微机(16)即发出信号将电磁水阀(26)关闭，当间隔一定时间后再取所测紧实率的平均值，在仍未达到规定值时，又可重复以上过程，直至达到规定的紧实率值为止，即完成紧实率的检测与控制。
在称量斗(23)中，装有温度传感器(25)，以测量混合料的温度，温度信号亦输入到微机(16)中，当其值高于正常规定的混合料温度时，应补加一定的水量或对原规定的紧实率进行修正，其补加水量或紧实率修正量通过工艺实验所得的数据由微机(16)计算并进行控制。
三组光电继电器(9)对型砂抗弯强度的检控可参考以下方法进行图4中的光电继电器(9)由左向右排列，第一组的位置可确定为型砂达到最低抗弯强度值时悬臂砂样折断时的位置;第二组为给定型砂最高抗弯强度值的位置;第三组为型砂极限抗弯强度的位置，以上位置均通过工艺实验后确定。
在正常情况下，在规定的混合周期内型砂试样连续数次通过第一组光电继电器，其中又有几次通过第二组时，则表示型砂混合质量已全部达到工艺要求，混合过程完成，微机(16)即发出信号将卸料门打开进行卸砂。
如果在规定的混合周期内，型砂试样未达到上述要求时，则应延长混合周期，直至达到以上要求后卸料;如果延长时间过长超过了允许的时间，应调整以后混合料的配方，如适当增加粘土的加料量和改变新旧砂的比例等。
如果在未到达规定的周合周期时，型砂试样即已达到上述的要求，则可提前卸料，如果提前的时间超过了允许的时间，同时所测试的试样中又有几组通过第三组光电继电器时，亦应调整以后混合料的配方，如适当降低粘土的加料量、改变新旧砂的比例等。
以上程序均由微机(16)及其控制系统完成。
发明的关键在于采用了理想的制取试样的方法和相应的制样装置。制样装置即所说的型砂性能控制器可以单独作为一种产品进行制造和使用，也可以与振动筛、取样器甚至微机和混砂、加料系统构成型砂性能检控系统，都将属于本发明的范围和变通。
发明实现了对型砂混制过程中型砂性能的连续检控，且实现了紧实率与强度的同时检控，而对强度的检控简单可靠，且湿弯强度更能代表型砂的综合强度。
权利要求
1.一种型砂性能检控方法，包括(a)新砂、旧砂、粘土、水、辅加物等按一定比例加入混砂机(1)中混合；(b)连续地从混砂机(1)中取样、筛分，且连续地送入制样装置制取试样；(c)测量型砂的性能数值；(d)将测得的数据输入微机(16)进行处理，按预定的理想状态调整水、粘土或辅加物的加入量；以上过程均由微机(16)控制，发明的特征在于(e)制取试样的方法是将取出的砂样连续地送入带式给料机(6)上的给料槽(5)内，由带式给料机(6)上方的压轮(7)将砂样连续地压制成条形试样；(f)从条形试样高度的减少可连续地测出型砂的紧实率；(g)带式给料机(6)继续将条形试样向前输送到测试台(8)上，使其呈悬臂状，测量试样悬臂的长度，可测出型砂的湿弯强度。
2.按权利要求1所述的型砂性能检控方法，其特点在于试样悬臂长度的测量采用三组信号器〔9〕，第一组的位置设在型砂达到最低抗弯强度值时悬臂试样折断时的位置;第二组为给定型砂最高抗弯强度值的位置;第三组为型砂极限抗弯强度值的位置。
3.按权利要求2所述的型砂性能检控方法，其特征在于在规定的混合周期内型砂试样连续数次通过第一组信号器，其中又有几次通过第二组信号器时，混合完成，微机〔16〕即发出信号将卸料门打开进行卸砂，如果在规定的混合周期内，型砂试样未达到上述要求时，则应延长混合周期，直至达到以上要求后卸料，如果延长的时间太长超过了允许的时间，应调整以后混合料的配方，如适当增加粘土的加入量和改变新旧砂的比例等;如果在未到达规定的混合周期，型砂试样已达到上述要求时，则可提前卸料，如果提前的时间超过了允许的时间，同时所测试的试样中又有几组通过第三组信号器时，亦应调整以后混合料的配方，如适当降低粘土的加入量、改变新旧砂的比例等。
4.一种用于型砂性能检控方法的装置，其特征在于包括一个带式给料机〔6〕，其上面有给料槽〔5〕，带式给料机〔6〕的上方有压轮〔7〕，由位移传感器〔11〕来测量压轮〔7〕的上下浮动位移量，信号器〔9〕测量试样的悬臂长度。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于所说的压轮〔7〕安装在支架〔15〕上，其方法是压轮〔7〕的轴装在轴承座〔12〕中，轴承座〔12〕可在支架〔15〕的槽形导轨中上下滑动。
6.按专利要求4或5所述的装置，其特征在于带式给料机〔6〕的胶带〔13〕在托架〔14〕上滑动。
7.按权利要求4或5所述的装置，其特征在于压轮〔7〕由链轮〔10〕及其传动机构带动，它与带式给料机〔6〕共用一组动力驱动但旋转方向相反，压轮〔7〕外缘的线速度等于带式给料机〔6〕的胶带〔13〕的线速度。
8.按权利要求6所述的装置，其特征在于压轮〔7〕由链轮〔10〕及其传动机构带动，它与带式给料机〔5〕共用一组动力驱动但旋转方向相反，压轮〔7〕外缘的线速度等于带式给料机〔6〕的胶带〔13〕的线速度。
全文摘要
发明提供了一种微机控制的型砂性能检控方法和系统。主要是采用了在皮带给料机上压制条形试样来测定型砂的紧实率，然后将条形试样置于悬臂状，从试样悬臂的长度来测量型砂的湿弯强度。发明实现了对型砂混制过程中型砂性能的连续检控，且实现了紧实率与强度的同时检控，而对强度的检控简单可靠，且湿弯强度更能代表型砂的综合强度。
文档编号B22C5/00GK1039982SQ88105320
公开日1990年2月28日 申请日期1988年8月5日 优先权日1988年8月5日
发明者张才元 申请人:国家机械工业委员会济南铸造锻压机械研究所