一种利用最佳紧实度调整型砂的方法和装置

一种利用最佳紧实度调整型砂的方法和装置

本发明涉及一种调整型砂的方法，特别涉及一种用于确定型砂的最佳紧实度(下面用CB表示)和相应调整型砂的方法和装置。

控制CB以调整分批混合的型砂这一技术是公知的(例如，见日本专利公开号No.3-76710)。在该方法中，型砂的CB通过加入水来控制，而添加物的量诸如膨润土，新砂和细粉末在一个批量中保持稳定以便达到一个给定的CB值指标。可是，作为用于控制指标值的型砂CB只能根据经验设置，并且没有确定最佳CB的方法。

一方面，有一种调整诸如膨润土，新砂和细粉末添加物的量的方法，以长期调整型砂。在该方法中，通过测定每小时或每天的排气量，抗力，有效粘土的百分比以及总粘土的百分比来调整诸如膨润土添加物。其目的在于使型砂的性能诸如粘土的颗粒大小配比和百分比保持稳定。这是因为在循环时包括混砂，造型，浇铸，清砂以及回收的过程中型砂会依铸件的重量，形状以及型砂与金属的比率而受到不同程度地热影响，还因为型砂随着铸件或通过一个集尘器被带走。

可是，几乎没有一种研究铸型变形性能的长期调整方法。也就是说，铸型的输送，铸型内的浇铸或在铸型上加载会产生铸型缺陷。进一步地，铸型的这种缺陷对于目前生产中强烈需求的高精度或薄壁铸件产生影响。可是，在一个常规的型砂的长期调整方法中，关于铸型的这种缺陷的这些联系没有被研究，没有涉及型砂的长期调整与CB相结合的观念。于是，迄今没有在一个批量或一个长期的基础上试图使CB值指标最佳化。

针对这样的现有情况，本发明的目的是提供一种确定型砂的最佳CB的方法和装置，该方法与在调整型砂中的铸型的变形性能相结合。

为了达到上述目的，用于确定型砂最佳紧实度的本发明方法包括：利用紧实度测定装置测定型砂的紧实度，以及利用压缩变形测定装置测定与紧实度相应的一个试样模的一个压缩变形值，重复所述的测定步骤至少三次，并且利用运算装置运算最佳紧实度，在该紧实度下上述试样模的压缩变形值最小。

特别是，测定一个由紧实度与所述紧实度一致的型砂制成的试样模的一个抗力值和变形量。

特别是，运算型砂的最佳紧实度的步骤包括：利用存储装置存储紧实度，抗力以及变形的测量结果，以及通过利用从存储装置读出的数据计算在一个恒定的压力下的变形量最小时的一个紧实度的值。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种确定型砂的最佳紧实度的装置，其中，要测定变形值的试样从混砂装置中的型砂中取样，所述装置包括：用于测定型砂的紧实度的测定装置，其邻近于混砂装置进行安装；用于测定由与型砂的所述紧实度相同的紧实度的试样制成的一个试样模的压缩变形值的测定装置，其设置在靠近试样模处；以及用于运算在该试样模的一个压缩变形值最小时的最佳紧实度的运算装置，其与各测定装置都电连通，运算操作至少采用三次测试结果，每次测试结果均由各测定装置进行。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种调整型砂的方法，其中，在混砂装置中的型砂被安装在混砂装置上的取样装置取样，并且其中型砂是在向砂中加水的同时测定被取样型砂的紧实度，以得到一个紧实度指标值，其特征在于，该方法包括：测定在混砂装置中被混合的型砂的紧实度；测定由相应的紧实度的型砂形成的试样模的抗力值和变形量；利用运算装置运算在该试样模的一个压缩变形值最小时的最佳紧实度；和根据该最佳紧实度替换一个紧实度值指标。

本发明能够利用分析这些情况的上述装置，确定型砂的最佳CB，而使实际铸型的压缩变形值最小。

本发明是以下列观测结果为基础的。本发明人发现通过选择压缩变形值作为一个铸型性能能够使该变形值与CB联系起来。即，利用形成一个试样模以及测定其压缩变形值，估算一种情况，在该情况下实际铸型的压缩变形值最小。于是型砂的具有代表性的性能被该试样模的性能所替换，该试样模的压缩变形值最小。相反地，也可认为利用控制型砂的具有代表性的性能能够制成压缩变形值最小的铸型。型砂的具有代表性的性能包括颗粒尺寸指数，总粘土的百分比，或累计混砂的燃烧损耗。可是，在一个批量混砂中掌握在压缩变形值与颗粒尺寸指数，或总粘土的百分比，或累计混砂的燃烧损耗之间的关系是困难的。因此，本发明人找到一种利用设定CB作为一个具有代表性的性能来间接地控制型砂的压缩变形值的方法，因为在一个批量混砂中CB的控制是比较容易的。

虽然型砂的压缩变形值与CB之间的关系是模糊的，但是本发明人在这方面重复实验后找到如图1的关系。图1表示当给试样模一个恒定的压力时CB百分比和变形值之间的关系。在揉搓回收砂A和B以及新砂中，它们有各自不同的CB百分比和变形值之间的关系，并且在压缩变形值最小时，它们的CB百分比按照从回收砂A到B到新砂的顺序变小。进一步地，即使关于A，B，以及新砂的砂的种类不同，这些曲线在经常所用的CB百分比的范围内总是下凸的。于是，CB是可控制的从而减小压缩变形值。如上所述，本发明目的在于找到当施加一个恒定的压力时CB百分比和变形值之间的关系，并且通过提供CB的控制关系来调整最佳型砂。

图1是表示由各种型砂形成的试样模的压缩变形值与CB之间的关系图。

图2是本发明的一个实施例的示意图。

现将参照附图详细地描述本发明的一个实施例。图2表示用于实施本发明的一种结构。由混砂机1提供一个取样装置2。该取样装置2对混和的型砂3取样。在取样装置2的下面设置一个用来测定型砂3性能的测定装置30，该测定装置30由用于测定型砂的CB的CB-测定装置4和用于测定型砂3所形成的试样模10的压缩变形值的压缩变形测定装置5构成。CB-测定装置4和压缩变形测定装置5都与存储装置6电连接。运算装置7也与存储装置6电连接，该运算装置7与CB-控制装置8电连接。

现将描述每一个装置的详细情况。CB-测定装置4用于在一定量的型砂3被称量并且放置在一个实验圆筒9内然后被压紧时测定型砂3的坍塌的程度。坍塌值实际上由安装在一个伺服电动机11上的一个编码装置13测定。CB-测定装置4是公知技术，例如，日本专利公开号No.1-15825所公开的。

用于试样模10的压缩变形测定装置5操作如下：例如，利用压紧一定量的型砂3形成一个圆柱形试样模10(直径50毫米以及高度50毫米)，测定试样模10并将其放置在实验圆筒9内；测定压缩变形值当试样模10被从上端和下端同时压缩时；实际上，一个作为抗力的载荷通过一个测力传感器12被测定，并且试样模10被编码装置13测定，而速度和扭矩则由伺服电动机11控制。该压缩变形测定装置5由安装在一种公知的装置上的测力传感器12构成，该以公知的装置例如已在日本实用新型早期公开号No.5-71752中公开。

一台微型计算机用作存储装置6和运算装置7。CB控制装置8操作如下：当混砂机1开始混和型砂3时，由一个自动的测定装置测定型砂3的性能；测得的结果送到控制装置以便计算为使混和的型砂3能够达到CB值指标所需要加入水的量；所需要的水由一个水罐或一个供水管提供。CB控制装置8是公知技术，例如，日本实用新型公开号No.63-34775所公开的。

现将描述上文描述的所构成装置的操作。由混砂机1提供的取样装置2对型砂3取样而由一个弹簧2a使型砂3松散。型砂3被放置在CB测定装置4内以测定CB。同样CB的型砂3被放置在压缩变形值测定装置5内形成一个试样模10以便测定抗力和变形。接着CB值，抗力和变形量的数据从存储装置6中读出以利用运算装置7来计算在一个恒定的压力下的CB值和变形量。在恒定的压力下的变形量最小的情况下的CB值由运算装置7计算来得到一个CB和变形量二者之间的关系式以便获得在变形量最小时的CB。对于计算方式，例如，可用最小二乘方法。然后用CB值指标替换在恒定的压力下的变形量最小的情况下的CB值来获得CB值指标。通过使用获得的CB值指标，要加入到混和的型砂内的水量由CB控制装置8控制以便达到能够使型砂3的压缩变形值最小的一个铸型性能。如上所述，本发明能提供一种确定最佳CB的方法，该方法利用间接地监测铸型性能之一的压缩变形值能够使压缩变形值最小。

在该实施例中，披露了一种引入一条砂调整线内的方法。但是，本发明的装置也可设置在远离该砂调整线的区域，例如，在一个实验室内，并且在那里型砂的最佳CB值可被确定以便通过用该值替换CB值指标来操作CB控制装置8。进一步地，在砂调整线内的用于确定CB值指标的装置可设置在其它位置，例如，用靠近造型装置的位置代替恰好在混砂机下面的位置。

对于CB的实际控制，CB指标可通过在最佳CB的基础上考虑所运载的型砂的变化来设置。虽然压缩变形值是从由型砂形成的试样模10的抗力和变形量中获得并测得试样模的CB值的，但是该方法并不限于此。上面虽然使用了一个圆柱形试样模来测定压缩变形值，可是也可使用其它形状或尺寸的试样模。总之，所使用的其它类型的试样模足够长以便试样模的CB和与CB相对应的压缩变形值能被测定。

从上述描述可以看出：用于调整型砂的本发明的方法能够获得最佳CB或型砂，而使实际铸型具有最小的压缩变形值。于是，在输送过程中铸型的变形或在造型过程中的膨胀可被保持在最小限度，从这一方面来说本发明在生产中具有重要意义。