[发明专利]型砂退让性测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种评价铸造型砂在铸件凝固过程中退让性能优劣的测试装置，属于机械制造及材料技术领域。

背景技术

砂型铸造是目前应用最为广泛的铸造方法之一，铸造型砂由原砂、型砂粘结剂和其它辅料以一定的配比混合而成。该方法广泛地应用于铸钢、铸铁、有色合金件的毛坯件成型。但是在实际生产中，大量的铸件因出现裂纹而报废，尤其对于大型薄壁铸件，因裂纹而导致的废品率远高于其它铸造缺陷。这类裂纹通常出现在金属尚未完全凝固的时期，所以又被称为“热裂”。热裂缺陷不仅与铸造合金性能有关，而且与型砂的颗粒度、粘结剂种类及配比、辅料种类及添加量等诸多因素有关。铸造行业通常把铸件在凝固、冷却过程中产生收缩时，砂型或砂芯是否能相应的变形、退让而不阻碍铸件收缩的性能称为“型砂退让性”。

具有较高退让性的型砂能显著降低铸件热裂缺陷的产生几率，但同时也会使得砂型或砂芯过早失去强度而变形、脱落甚至倒塌，使得铸件难以获得完整的外形。而退让性较差的砂型能获得具有良好外形和表面质量的铸件，但砂型在高温金属液烘烤下仍具有较高的机械强度，不能随着铸件凝固收缩而产生相应的变形和退让，阻碍了铸件的自由收缩，从而使铸件内产生较大内应力甚至开裂。因此在铸造型砂选择时，必须针对铸件的合金种类、铸件的结构特征选择具有合适退让性的型砂。

从金属液进入型腔开始，型砂中的粘结剂、添加物和砂粒本身在高温金属液的烘烤下会发生一系列的物理化学变化，在实际生产中，对于相同批次的原砂，粘结剂和辅料的类型及其加入量对型砂退让性影响显著。同时在生产中有相当比例的旧砂需要进行循环使用，这就使得型砂中各类粘结剂及辅料的含量无法准确把握，因此在生产前对每批型砂的退让性指标进行现场快速测定，并及时的调整型砂的配比，对防止铸件热裂的产生具有积极的意义。

目前国内并没有统一的型砂退让性测试方法和标准，在生产中大多凭经验来判断其自退让性的优劣，有时需要通过多次反复的试生产来摸索出型砂的最佳配比，这样不仅浪费大量的人力和物力，而且对于某些大型复杂铸件采用反复试验的方法几乎是不可能的。因此开发一种退让性的测试设备对提高铸件产品质量、降低废品率具有非常大的应用价值。

发明内容

为了解决现有技术砂型铸造中生产前无法对每批型砂的退让性指标进行现场快速测定，无法及时调整型砂配比的问题，本发明提供了一种可以测量型砂在铸件凝固收缩过程中对铸件产生的阻力变化的装置，以此来评价各种型砂在不同铸造工艺条件下的退让性能。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

型砂退让性测试装置，包括砂箱浇注系统、收缩应力测试机构和数据采样系统，所述砂箱浇注系统包括砂箱，在砂箱内设置有试样筒固定座，能够装有待测型砂试样的试样筒放置于试样筒固定座内，在试样筒的一侧设置有契形砂芯，契形砂芯通过外侧的契形压紧块压紧固定，在试样筒的另一侧填充粘土砂，所述契形砂芯、待测型砂试样、粘土砂型组成“T”形试棒型腔，溃散浇口砂芯位于砂箱上半部分，且溃散浇口砂芯中部开设的垂直浇道与“T”形试棒型腔连通；所述收缩应力测试机构包括拉杆，拉杆通过夹头和连接杆固定于移动传力框上，压力传感器位于移动传力框中部，移动传力框另一侧安装有调压螺杆和手轮；所述数据采样系统包括用于采集“T”形试棒型腔内铸件应力变化的动态应变仪，所述压力传感器与动态应变仪输入端连接，所述动态应变仪输出端依次连接模数转换器和计算机。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：试样筒顶部设有开口，底部设有通孔，待测型砂试样中心设有一圆柱形空腔。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：试样筒外壁有两条凸起圆环，所述试样筒固定座中部开设有阶梯形“U”形槽，所述试样筒固定于试样筒固定座的阶梯形“U”形槽。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：契形砂芯垂直面中部有一圆形沉孔，圆形沉孔直径小于试样筒内径，且圆形沉孔与试样筒轴线重合。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：所述砂箱通过定位销固定于底座上，在砂箱的外侧，底座上方设置有支撑架，在支撑架上开设有与“T”形试棒型腔轴线重合的“U”型槽。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：在契形砂芯和契形压紧块与底座之间设置有起调整高度作用的垫块。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：拉杆一端有缺口，伸入“T”形试棒型腔内部，夹头通过紧固螺钉将拉杆固定在夹头上，夹头通过连接杆与移动传力框连接。

前述的型砂退让性测试装置，其特征在于：在移动传力框与支架之间安装有滚动轴承。