專利名稱：一種利用最佳緊實(shí)度調(diào)整型砂的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)整型砂的方法，特別涉及一種用于確定型砂的最佳緊實(shí)度(下面用CB表示)和相應(yīng)調(diào)整型砂的方法和裝置。
控制CB以調(diào)整分批混合的型砂這一技術(shù)是公知的(例如，見日本專利公開號(hào)No.3-76710)。在該方法中，型砂的CB通過加入水來控制，而添加物的量諸如膨潤土，新砂和細(xì)粉末在一個(gè)批量中保持穩(wěn)定以便達(dá)到一個(gè)給定的CB值指標(biāo)。可是，作為用于控制指標(biāo)值的型砂CB只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，并且沒有確定最佳CB的方法。
一方面，有一種調(diào)整諸如膨潤土，新砂和細(xì)粉末添加物的量的方法，以長期調(diào)整型砂。在該方法中，通過測(cè)定每小時(shí)或每天的排氣量，抗力，有效粘土的百分比以及總粘土的百分比來調(diào)整諸如膨潤土添加物。其目的在于使型砂的性能諸如粘土的顆粒大小配比和百分比保持穩(wěn)定。這是因?yàn)樵谘h(huán)時(shí)包括混砂，造型，澆鑄，清砂以及回收的過程中型砂會(huì)依鑄件的重量，形狀以及型砂與金屬的比率而受到不同程度地?zé)嵊绊?，還因?yàn)樾蜕半S著鑄件或通過一個(gè)集塵器被帶走。
可是，幾乎沒有一種研究鑄型變形性能的長期調(diào)整方法。也就是說，鑄型的輸送，鑄型內(nèi)的澆鑄或在鑄型上加載會(huì)產(chǎn)生鑄型缺陷。進(jìn)一步地，鑄型的這種缺陷對(duì)于目前生產(chǎn)中強(qiáng)烈需求的高精度或薄壁鑄件產(chǎn)生影響?？墒牵谝粋€(gè)常規(guī)的型砂的長期調(diào)整方法中，關(guān)于鑄型的這種缺陷的這些聯(lián)系沒有被研究，沒有涉及型砂的長期調(diào)整與CB相結(jié)合的觀念。于是，迄今沒有在個(gè)批量或一個(gè)長期的基礎(chǔ)上試圖使CB值指標(biāo)最佳化。針對(duì)這樣的現(xiàn)有情況，本發(fā)明提供一種確定型砂的最佳CB的方法，該方法與在調(diào)整型砂中的鑄型的變形性能相結(jié)合。
為了達(dá)到上述目的，用于確定型砂最佳緊實(shí)度的本發(fā)明方法包括利用緊實(shí)度測(cè)定裝置測(cè)定型砂的緊實(shí)度，以及利用壓縮變形測(cè)定裝置測(cè)定與緊實(shí)度相應(yīng)的一個(gè)試樣模的一個(gè)壓縮變形值，重復(fù)所述的測(cè)定步驟至少三次，并且利用運(yùn)算裝置運(yùn)算最佳緊實(shí)度，在該緊實(shí)度下上述試樣模的壓縮變形值最小。
本發(fā)明能夠利用分析這些情況的上述裝置，確定型砂的最佳CB，而使實(shí)際鑄型的壓縮變形值最小。
本發(fā)明是以下列觀測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)的。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過選擇壓縮變形值作為一個(gè)鑄型性能能夠使該變形值與CB聯(lián)系起來。即，利用形成一個(gè)試樣模以及測(cè)定其壓縮變形值，估算一種情況，在該情況下實(shí)際鑄型的壓縮變形值最小。于是型砂的具有代表性的性能被該試樣模的性能所替換，該試樣模的壓縮變形值最小。相反地，也可認(rèn)為利用控制型砂的具有代表性的性能能夠制成壓縮變形值最小的鑄型。型砂的具有代表性的性能包括顆粒尺寸指數(shù)，總粘土的百分比，或累計(jì)混砂的燃燒損耗?？墒?，在一個(gè)批量混砂中掌握在壓縮變形值與顆粒尺寸指數(shù)，或總粘土的百分比，或累計(jì)混砂的燃燒損耗之間的關(guān)系是困難的。因此，本發(fā)明人找到一種利用設(shè)定CB作為一個(gè)具有代表性的性能來間接地控制型砂的壓縮變形值的方法，因?yàn)樵谝粋€(gè)批量混砂中CB的控制是比較容易的。
雖然型砂的壓縮變形值與CB之間的關(guān)系是模糊的，但是本發(fā)明人在這方面重復(fù)實(shí)驗(yàn)后找到如

圖1的關(guān)系。圖1表示當(dāng)給試樣模一個(gè)恒定的壓力時(shí)CB百分比和變形值之間的關(guān)系。在揉搓回收砂A和B以及新砂中，它們有各自不同的CB百分比和變形值之間的關(guān)系，并且在壓縮變形值最小時(shí)，它們的CB百分比按照從回收砂A到B到新砂的順序變小。進(jìn)一步地，即使關(guān)于A，B，以及新砂的砂的種類不同，這些曲線在經(jīng)常所用的CB百分比的范圍內(nèi)總是下凸的。于是，CB是可控制的從而減小壓縮變形值。如上所述，本發(fā)明目的在于找到當(dāng)施加一個(gè)恒定的壓力時(shí)CB百分比和變形值之間的關(guān)系，并且通過提供CB的控制關(guān)系來調(diào)整最佳型砂。
圖1是表示由各種型砂形成的試樣模的壓縮變形值與CB之間的關(guān)系圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
現(xiàn)將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖2表示用于實(shí)施本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)。由混砂機(jī)1提供一個(gè)取樣裝置2。該取樣裝置2對(duì)混和的型砂3取樣。在取樣裝置2的下面設(shè)置一個(gè)用來測(cè)定型砂3性能的測(cè)定裝置30，該測(cè)定裝置30由用于測(cè)定型砂的CB的CB-測(cè)定裝置4和用于測(cè)定型砂3所形成的試樣模10的壓縮變形值的壓縮變形測(cè)定裝置5構(gòu)成。CB-測(cè)定裝置4和壓縮變形測(cè)定裝置5都與存儲(chǔ)裝置6電連接。運(yùn)算裝置7也與存儲(chǔ)裝置6電連接，該運(yùn)算裝置7與CB-控制裝置8電連接。
現(xiàn)將描述每一個(gè)裝置的詳細(xì)情況。CB-測(cè)定裝置4用于在一定量的型砂3被稱量并且放置在一個(gè)實(shí)驗(yàn)圓筒9內(nèi)然后被壓緊時(shí)測(cè)定型砂3的坍塌的程度。坍塌值實(shí)際上由安裝在一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)11上的一個(gè)編碼裝置13測(cè)定。CB-測(cè)定裝置4是公知技術(shù)，例如，日本專利公開號(hào)No.1-15825所公開的。
用于試樣模10的壓縮變形測(cè)定裝置5操作如下例如，利用壓緊一定量的型砂3形成一個(gè)圓柱形試樣模10(直徑50毫米以及高度50毫米)，測(cè)定試樣模10并將其放置在實(shí)驗(yàn)圓筒9內(nèi)；測(cè)定壓縮變形值當(dāng)試樣模10被從上端和下端同時(shí)壓縮時(shí)；實(shí)際上，一個(gè)作為抗力的載荷通過一個(gè)測(cè)力傳感器12被測(cè)定，并且試樣模10被編碼裝置13測(cè)定，而速度和扭矩則由伺服電動(dòng)機(jī)11控制。該壓縮變形測(cè)定裝置5由安裝在一種公知的裝置上的測(cè)力傳感器12構(gòu)成，該公知的裝置例如已在日本實(shí)用新型早期公開號(hào)No.5-71752中公開。
一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)用作存儲(chǔ)裝置6和運(yùn)算裝置7。CB控制裝置8操作如下當(dāng)混砂機(jī)1開始混和型砂3時(shí)，由一個(gè)自動(dòng)的測(cè)定裝置測(cè)定型砂3的性能；測(cè)得的結(jié)果送到控制裝置以便計(jì)算為使混和的型砂3能夠達(dá)到CB值指標(biāo)所需要加入水的量；所需要的水由一個(gè)水罐或一個(gè)供水管提供。CB控制裝置8是公知技術(shù)，例如，日本實(shí)用新型公開號(hào)No.63-34775所公開的。
現(xiàn)將描述上文描述的所構(gòu)成裝置的操作。由混砂機(jī)1提供的取樣裝置2對(duì)型砂3取樣而由一個(gè)彈簧2a使型砂3松散。型砂3被放置在CB測(cè)定裝置4內(nèi)以測(cè)定CB。同樣CB的型砂3被放置在壓縮變形值測(cè)定裝置5內(nèi)形成一個(gè)試樣模10以便測(cè)定抗力和變形。接著CB值，抗力和變形量的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)裝置6中讀出以利用運(yùn)算裝置7來計(jì)算在一個(gè)恒定的壓力下的CB值和變形量。在恒定的壓力下的變形量最小的情況下的CB值由運(yùn)算裝置7計(jì)算來得到一個(gè)CB和變型量二者之間的關(guān)系式以便獲得在變型量最小時(shí)的CB。對(duì)于計(jì)算方式，例如，可用最小二乘方法。然后用CB值指標(biāo)替換在恒定的壓力下的變形量最小的情況下的CB值來獲得CB值指標(biāo)。通過使用獲得的CB值指標(biāo)，要加入到混和的型砂內(nèi)的水量由CB控制裝置8控制以便達(dá)到能夠使型砂3的壓縮變形值最小的一個(gè)鑄型性能。如上所述，本發(fā)明能提供一種確定最佳CB的方法，該方法利用間接地監(jiān)測(cè)鑄型性能之一的壓縮變形值能夠使壓縮變形值最小。
在該實(shí)施例中，披露了一種引入一條砂調(diào)整線內(nèi)的方法。但是，本發(fā)明的裝置也可設(shè)置在遠(yuǎn)離該砂調(diào)整線的區(qū)域，例如，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，并且在那里型砂的最佳CB值可被確定以便通過用該值替換CB值指標(biāo)來操作CB控制裝置8。進(jìn)一步地，在砂調(diào)整線內(nèi)的用于確定CB值指標(biāo)的裝置可設(shè)置在其它位置，例如，用靠近造型裝置的位置代替恰好在混砂機(jī)下面的位置。
對(duì)于CB的實(shí)際控制，CB指標(biāo)可通過在最佳CB的基礎(chǔ)上考慮所運(yùn)載的型砂的變化來設(shè)置。雖然壓縮變形值是從由型砂形成的試樣模10的抗力和變形量中獲得并測(cè)得試樣模的CB值的，但是該方法并不限于此。上面雖然使用了一個(gè)圓柱形試樣模來測(cè)定壓縮變形值，可是也可使用其它形狀或尺寸的試樣模。總之，所使用的其它類型的試樣模足夠長以便試樣模的CB和與CB相對(duì)應(yīng)的壓縮變形值能被測(cè)定。
從上述描述可以看出用于調(diào)整型砂的本發(fā)明的方法能夠獲得最佳CB或型砂，而使實(shí)際鑄型具有最小的壓縮變形值。于是，在輸送過程中鑄型的變形或在造型過程中的膨脹可被保持在最小限度，從這一方面來說本發(fā)明在生產(chǎn)中具有重要意義。
權(quán)利要求
1.一種確定型砂的最佳緊實(shí)度的方法包括利用緊實(shí)度測(cè)定裝置(4)測(cè)定型砂的緊實(shí)度以及利用壓縮變形測(cè)定裝置(5)測(cè)定與緊實(shí)度相應(yīng)的一個(gè)試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值，并且重復(fù)所述的測(cè)定步驟至少三次，利用運(yùn)算裝置(7)運(yùn)算在該試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值最小時(shí)的最佳緊實(shí)度。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括測(cè)定型砂的緊實(shí)度，并且測(cè)定一個(gè)由其緊實(shí)度與所述的緊實(shí)度一致的型砂制成的試樣模(10)的一個(gè)抗力值和變形量。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于運(yùn)算型砂的最佳緊實(shí)度的步驟包括利用存儲(chǔ)裝置(6)存儲(chǔ)緊實(shí)度，抗力以及變形的測(cè)量結(jié)果，以及通過利用從存儲(chǔ)裝置(6)讀出的數(shù)據(jù)計(jì)算在一個(gè)恒定的壓力下的變形量最小時(shí)的一個(gè)緊實(shí)度的值。
4.一種確定型砂的最佳緊實(shí)度的裝置包括用于測(cè)定型砂的緊實(shí)度的測(cè)定裝置(4)，用于測(cè)定由相同緊實(shí)度的型砂制成的一個(gè)試樣模(10)的壓縮變形值的測(cè)定裝置(5)，以及用于運(yùn)算在該試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值最小時(shí)的最佳緊實(shí)度的運(yùn)算裝置(7)。
5.一種調(diào)整型砂的方法，其中在混砂裝置(1)中的型砂(3)被安裝在混砂裝置(1)上的取樣裝置取樣，并且其中型砂的是，在向砂中加水的同時(shí)測(cè)定被取樣型砂的緊實(shí)度，以得到一個(gè)緊實(shí)度指標(biāo)值，其特征在于該方法包括測(cè)定在混砂裝置(1)中被混合的型砂(3)的緊實(shí)度，并且測(cè)定由相應(yīng)的緊實(shí)度的型砂(3)形成的試樣模(10)的抗力值和變形量，利用運(yùn)算裝置(7)運(yùn)算在該試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值最小時(shí)的最佳緊實(shí)度，并且根據(jù)該最佳緊實(shí)度替換一個(gè)緊實(shí)度值指標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種相對(duì)鑄型變型性能最佳化型砂的調(diào)整方法和裝置，該方法包括利用緊實(shí)度測(cè)定裝置(4)測(cè)定型砂的緊實(shí)度以及利用壓縮變形測(cè)定裝置(5)測(cè)定與緊實(shí)度相應(yīng)的一個(gè)試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值，重復(fù)所述的測(cè)定步驟至少三次，并且利用運(yùn)算裝置(7)運(yùn)算在該試樣模(10)的一個(gè)壓縮變形值最小時(shí)的最佳緊實(shí)度。
文檔編號(hào)B22C9/00GK1149008SQ9611049
公開日1997年5月7日 申請(qǐng)日期1996年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月7日
發(fā)明者理西田 申請(qǐng)人:新東工業(yè)株式會(huì)社