（材料学专业论文）湿型砂透气性紧实率及铸型紧实度快速测定装置研究.pdf

铸件质量、评价实砂方法优劣以及降低生产成本都具有重要意义。 本文介绍了一种型砂透气性、紧实率及铸趔透气性新型便携式测试仪器 的研制方法，包括仪器总体构成、硬件及软件设计方法，给出并分析了新装 置与标准实验装置的对比测试结果。 新装置主要由快速制样器、恒压气源、透气性探头、位移探测器和数据 采集与处理单元等部分组成。由丁采用主辅样简结构及柔性压头自动稳压原 理，可保证快速制样器的制样速度和制样精度。透气性测定通过恒压气源吹 气测压法实现，透气性探头的核心部件是微压差传感器。基下螺线管原理的 位移探测器用于完成型砂紧实率及铸型紧实度的快速检测。数据采集与处理 单元主要由a t 8 9 c 5 2 单片机、液晶显示器和t l c 2 5 4 3 a d 转换器等构成，完 成压力信号、位移信号的实时采集、参数计算与结果显示。测试单元所用主 程序及子程序均采用c 语言编制。在实验窜条件下进行了新装置与传统仪器 的对比测定试验，结果表明，新装置不仅结构紧凑、携带方便，而且操作简 单、测试准确，适合用于铸造生产现场的型砂质量参数快速检测。 关键词湿型砂；透气性；紧实率；紧实度 ， 竺尘兰矍：奎兰：茎竺二兰竺竺三 r e a s e r c ho nd e v i c ef o rf a s tt e s t i n g p e r m e a b i l l t ya n dc o m p a c t i b i l i t yo f g r e e ns a n da n dc o m p a c t i o no fm o u l d a b s t r a c t p e r m e a b i l i t y , c o m p a c t i b i l i t y a n dm o u l d c o m p a c t i o n a r c i m p o r t a n t p e r f o r m a n c ec h a r a c t e r s t i e so fg r e e ns a n da n dm o u l d i th a sg r e a tm e a n i n gf o r i m p r o v i n gc a s i n gq u a l i t y , e v a l u a t i n gc o m p a c tm e t h o da n dr e d u c i n gp r o d u c ec o s t t h a t g r e e ns a n dp e r m e a b i l i t y , c o m p a c t i b i l i t ya n dm o u l dc o m p a c t i o nc a nb e m e a s u r e dc o n v e n i e n t l yo nt h ef o u n d r y w o r k s h o p an e wp o r t a b l et e s t i n gi n s t r u m e n to fg r e e ns a n dp e r m e a b i l i t y , c o m p a c t t b i l i t y a n dm o u l dc o m p a c t i o ni ss t u d i e di nt h et h e s i s ，i n c l u d i n gt h ed e v i c e 丘a m e ，d e s i g n o fh a r d w a 陀a n ds o f t w a r ea n dt e s t i n gr e s u l tc o m p a r i s o n sb e t w e e nt h es e w i n s t r u m e ma n ds t a n d a r de x p e r i m e n t a lm e t h o d t h en e wd e v i c ec o n s i s t so ff a s ts p e c i m e nm a k e r , c o m p r e s s e da i rs o n r c e ， p e r m e a b i l i t yd e t e c t o r , d i s p l a c e m e n ts e n s o ra n dd a t as a m p l i n ga n dp r o c e s s i n gu n i t b e c a u s eo ft h es p e c i a ls t r u c t u r eo fs p e c i m e nt i i b e 。m a i nt u b ea n da s s i s t a n tt u b e ， a n dt h ef l e x i b l er a m m i n gh e a db a s e do na u t o m a t i cp r e s s w em a i n t a i n i n gp r i n c i p l e ， t h es p e e da n dp r e c i s i o no ft h es p e c i m e nm a k e ra r ee n s u r e d p e r m e a b i l i t yi s m e a s u r e db yc o n s t a n tp r e s s u r ea i rs o u r c eb l o w i n g , c o r eo ft h ed e t e c t o ri sm i c r o d i f f e r e n t i a lp r e s s u r es e n s o r ad i s p l a c e m e n ts e n s o rb a s e do ns o l e n o i dp r i n t i p l ei s u s e dt om e a s u r eg r e e ns a n de o m p a e t i b i l i t ya n dm o u l dc o m p a c t i o n t h ed a t a s a m p l i n ga n dp r o c e s s i n gu n i t c o n s i s t so fm i c r oc o n 仃o l l e ra t 8 9 c 5 2 ，l c d d i s p l a ya n da d c o n v e r t e rt l c 2 5 4 3 ，s a m p l e sp r e s s u r es i g n a la n dd i s p l a c e m e n t s i g n a li nr e a lt i m e ，c a l c u l a t e sp a r a m e t e r sa n dd i s p l a y st e s t i n gr e s u l t s 1 1 1 em a i n p r o g r a m a n ds u b r o m i n e sa r ep r o g r a m m e di nc l a n g u a g e c o m p a r i s o n e x p e r i m e n t sb e t w e e nt h en e wi n s t r u m e n ta n ds t a n d a r de x p e r i m e n t a lm e t h o d i n d i c a t et h a tt h en e wi n s t r u m e n tn o to n l yh a st h ea d v a n t a g e so fc o m p a c ta n d p o r t a b l es t r u c t u r e ，b u ta l s oe a s yt oo p e r a t ea n dt h em e a s u r e m e n tr e s u l t sa r ee x a c t i ti ss u i t a b l ef o rf a s tt e s t i n go fg r e e ns a n dq u a l i t yp a r a m e t e r s0 1 1t h ef o u n d r y i i _ 仨 1 1 1 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文湿型砂透气性紧实率及铸型紧 实度快速测定装置研究，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学 位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除己注明部分外不 包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：粢既叼 日期澍年；用2 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 湿型砂透气性紧实率及铸型紧实度快速测定装置研究系本人在哈尔滨理 工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果 归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完 全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关 部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密朗 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名： 导师签名： 渌烧明 泰l 豸 日期：廊年3 月2 目 日期枷侔j 肌日 1 1 2 课题研究的目的及意义 就世界范围的铸造生产丽言，普通型砂铸造仍占主导地位。有资料表 明，占铸件总废品率4 0 - - 7 0 的铸件废品足由于型砂组分和犁砂赝嚣波动l 面产 生的。为了提高铸件质量，降低废品率，口j 时提高劳动生产率和效益，世界备 圈铸造工作者歼展了大量的型砂质量检测技术研究工作。 随着计算机技术、控制理论等先进技术逐步渗透到铸造行业，人们认识到 型砂透气性和紧实度的藿要性，并从型砂性能擒测入手开艘了人星的磺究工 作，各种形式的型砂1 t 能拎测仪棚继问f i i = ，部分仪器已经在实际生产中获得了 应用1 2 1 但我们注意到，在已有仪器中，大多测定型砂件能参数( 比如强度、 透气性等) 的仪器都较笨重，而快速测定型砂性能参数透气性、紧实度及紧实 串的小巧型仪器很少。国内外普遍采用气钟式及电动式透气性测定仪测定型砂 透气性，采用三锤制样机配合相应量具测定型砂紧实率，采用砂型硬度计通过 测定砂型表面硬度，来间接表征铸型内部紧实度 3 1 。实践证明，上述透气性和 紧实率测定方法因制样麻烦和测试周期长而不适合生产现场使用，砂型紧实度 测定方法以“表”代“里”不足以客观反映砂型内部紧实度变化。并且，透气 性、紧实率和紧实度三参数在很多情况下同时为生产现场技术人员所关心。为 此，研制一种集型砂透气性、紧实率及铸型紧实度三参数测试功能f 一身的快 速测定仪，对丁解决铸造生产现场型砂质量参数实时检测问题具有一定实际意 义。 备鉴于此，哈尔滨理工大学铸造测拧技术研究室绎多年试验研究，提出了 便携式快速测定仪器的构想。本漂题在此基础上，研究多参数综合快速测定装 置，对f 进一步扩大型砂质晕测控新技术的胁用，提高我因铸造廿总体自动化 1 2 1 型砂透气性测定 1 2 1 1 传统型砂透气性测定透气性可以表示为：在1 0 0 帕的压力下，每分钟 通过面积为l 平方厘米的试样的空气的体积( 立方厘米) 。a f s 透气性足：已知 体积的空气在l o 厘米水柱的压头下通过a f $ 标准试样的速度。透气性的表达 式为： p ：! 旦或p ：足兰 n 1 ) p a t t 在公式( 1 1 ) 中体积、压强、面积、高度一定，停表法读出t 即可算出透气性 p 。此种方法测置精确，多用丁其它透气性仪的杯定，仪器维护严格，测量速 度慢，不方便用于常规测试。在常规的测试中一般采用快速测定法。 快速测定足在气流( 恒压l o o c m 水柱) 导入试样前先通过一个通气塞， 通气塞上有大小两个圆形通孔，其尺寸分勇j 为直径m i 5 0 0 3 r a m ( 透气性大丁： 5 0 ) 和直径伽5 0 0 3 r a m ( 透气性小y - 5 0 ) 。由于气体通过孔口的速度与试样 两端压力差有一定比例，而试样两端压力差受透气能力制约。因此，通过测定 试样两端压力差，通过压力一透气率换算表，即可求出型砂透气性活用公式： 置l j ：3 3 2 8 1 1 0 - _ p：3 5 8 1 1 0 - - p ( 1 - 2 ) 式中p 气压计读数( m m 汞柱) 1 2 1 2 现代型砂透气性测定 1 标准测定方法所谓透气性即是型砂孔隙通过气体的能力，其标准的测 量方法足在透气率试验仪上进行的m 其原理为：用标准三锤制样机制取直径 为5 0 m m 、商为5 0 m m 的砂样，放在测试仪的橡皮试样座上。将仪器水封钟罩 内吸足2 0 0 0 立方厘米空气( 常压) ，靠钟罩自重下落形成1 0 9 c m 2 ( 1 0 0 r a m 水 柱) 压力，以秒表测出该压力下2 0 0 0 立方厘米空气通过试样全部排空所需要 的时间，同时i 己下气压计的读数，代入公式( 1 3 ) ： o h 拈而( 1 - 3 ) 略尔漳弹t 大学t 学够+ 学位论变 即可算出透气性数值。 2 快速测定方法近年来，一直用于实际生产的型砂透气性快速测定仪有 两种基本形式，一种足气钟式透气性测定仪，另种足电动式透气性测定仪嘲。 | i f 者主要用丁：型砂实验审，后营一般用f 铸造生产现场。 a 气钟式透气性快速测试仪外形图略。当提起钟罩靠其自重下落可产生 1 0 0 m m 水柱的恒压气源，气流经通气塞向试样供气。砂样前后两端压差通过 装在底座上的微压表测定，将表头上的压差值改换成相戍的透气性值，即可从 仪器直接读出透气性数值。气钟式透气性快速测试仪的另一种形式是采用微电 子及计算机技术处理数据，以液晶显示扳直接显示透气性，具有测量准确，读 数方便等特点。 b 电动式透气性测定仪最初产于瑞士g f 公司哪，我国近年有类似仪器产 生，其外形略。在气源提供方式上与气钟式透气性测定仪不同，电动式透气性 测定仪靠高速直流离心风机产生1 0 0 m m 水柱气压源，为保证风机能输出恒压 气流，仪器配置了稳速控制电路，其他部分与气钟式仪器完全相同。由于省去 了钟罩和密封水，使仪器携带方便、操作简单，得以应用现场。 1 2 2 砂型紧实度测定 紧实型砂目的在f 使砂型具有一定紧实度，从而具有一定强度。砂型首先 要能经受住运输或翻转过程中震动而不至于损坏；其次在浇注过程中砂型表匾 要经得住金属液的冲击和冲刷，还要能抵抗金属液的静压力此外，在铸件凝 固过程。要考虑合金膨胀对砂型的影响。如果砂型紧实度不够大，将引起显著 的型壁移动，影响铸件尺寸精度和内部致密度n o l 。但砂型强度过得，义容易导 致铸件产生应力或裂纹，显然砂型紧实度控制具有重要实际意义。 砂型的紧实度定义为单位体积砂型质量。目前最常用的紧实度简易评定方 法是以砂型表面硬度代替砂型紧实度。砂型硬度足用硬度计在砂型表面直接测 定而读驭的数值，反映了砂型表面单位面积所能承受的压力目前最常用的紧 实度测定方法是用砂型表面硬度代替砂型紧实度，现国际上通用的硬度计有两 大类：一类足英荚用的湿型硬度计，另一类是欧洲大陆用的g f 硬度计l l l 。月。 英美用硬度计根据探头形状不同分湿型硬度计为a 、b 、c 三种类型。a 型钢球直径为0 2 英寸，全负荷压力为2 3 7 克，属丁通用型。b 型钢球直径为 l 英口，全负荷压力为9 8 0 克，适用f 一般手t 造型和机器造型。c 型压头为 圆锥型。锥角为8 0 度，全负荷压力为1 5 0 0 克，适用高压造型。湿型硬度计 竺兰篓窒：奎兰：耋竺：兰竺丝苎： 压头最大上升距离为0 1 英寸，相应紧实度读数为1 0 0 。测定时硬度计下平面 紧贴砂型衷面，小钢珠一方面由丁弹簧压力使砂型表面变形，另一方面由丁受 砂型阻力而上升，推动齿条齿轮，使指针转动。当弹簧压力与砂型衷面反作用 力达平衡时，钢珠不下陷，指针所指数值为砂璎表面硬度。 欧洲大陆用的g f 硬度计，结构与英荚用硬度计大致相同，其测头直径为 2 5 m m ，弹簧压力为o 1 5 n ，压头移动范嗣为0 - + 3 r a m ，其最大紧实度读数为 1 0 0 。 进入9 0 年代以后，瑞士g f 公司义研制出g f 数字式砂型紧实度计，虽然称 为紧实度计，但其探头只能贯入砂型表层有限深度，因此仍属丁：表面紧实度测 定仪。该仪器主要由压力传感器和数字显示装置组成，两者靠蛇形电缆连接。 使用时按压数字显示装置上的按钮，仪器显示0 0 0 ，将压力传感器测头垂直压 入砂型直至其限位面与砂型接触，随后拨出探头，测量值自动锁存在数字显示 仪上，再按按钮，仪器恢复原来。g f 数字式砂型紧实度计，足通过电阻应变 式传感器来测定压力的，所测数据是测头单位面积上所受到的压力，量程为 4 0 + - + 1 5 9 2 n e m 2 。 总之英美硬度计、欧洲大陆用硬度计、g f 数字式砂型紧实度计部只能测 砂型浅表层的紧实度f l “6 i 。 实砂方法和模样结构都将影响砂型内部紧实度分布的均匀性，仅用砂型表 面硬度或表面紧实度不足以正确评价造型质量。虽然也有人研究过可探测不同 深度的砂型紧实度的检测装置，但都因为设计结构复杂、操作繁琐未能应用现 场【l ”q 。一种新型便携式砂型紧实度数字化测量仪的诞生，解决了生产车间随 时检测砂型紧实度的问题。该仪器主要有紧实度传感器、数字显示系统和探测 深度设定装置三大部分组成。操作者手持仪器使传感器探头贯入被测砂样，贯 入阻力经压力传感器转换为电压信号，送a d 转换完成模数转换，通过液晶显 示器指示贯入阻力变化。当探头达到操作者预先设定的深度后，锁定开关控制 数字显示系统保持此时的砂型紧实度值。 实验表明，探头贯入阻力r 与砂型紧实度之问遵循关系：r = p e q 4 ，式 中p 和q 为与型砂成分、性能有关的常数。显然，必须对模拟信号进行非线性 校正，才能使a d 电路输出的数字量和砂型紧实度值吻合，本系统通过调正 i c l 7 1 1 6 的基准电压和模拟信号负输入端对接地电位实现 # 线性校正和标度变 换u o l | ”1 。此便携式砂型紧实度快速测定仪适合于配砂车间t 艺员用来随时随地 抽检铸型质量，对于脉动式机器造型生产线来说，如果采用此砂型紧实度测定 装置，不仅可以完成在线自动检测，还有利f 对造，l ! ! 质嚣进行统计分折。 使铸件产生针孔、气孔、呛火、水爆炸、夹砂、粘砂等缺陷，而且犁砂太粘、 型砂在砂斗中搭桥造型流动性降低1 2 5 1 嘲。使砂型型腔表面松紧不均；还可能 导致造型紧实距离过大和压头陷入砂箱边缘以内而损伤模具和砂型吃砂量过 小。表明型砂干湿状态的有两种参数，即紧实率和含水量。 型砂紧实率除人工手握和观察颜色之外，其最简便的测试方法就是采用 “冲击试验法”。冲击试验法包括取样、过筛、定量、冲击、测量、计算等繁 琐步骤，整个测鼍过程大约需要几分钟到几十分钟。这中间，远距离取样、过 筛，测鼍、计算几个环节在测量过程中费时最多。占整个测最时间的9 0 以 上耗时过长和步骤繁琐严重阻碍了其在生产中的应用 2 7 - 2 9 1 。 型砂紧实率快速测试仪足在对上述方法进行分析、改进的基础上提出并实 现的。其原理是：测量开始时，取待测敦砂装满试筒并刮平，然后用手对冲头 垂直施加压力，当压力达到某一预定值只时，记录此时对应的砂样高度 ，随 着手施压力的加大，当其达到另一预定的值时( e 只) ，砂样高度为如， 此时即可按公式( 1 - 4 ) 计算得到紧实率q ： 吁= 半x 1 0 0 ( - 4 ) 上述过程中，由于试筒的几何形状与尺寸保持不变，因此只一定，就是作 用在砂样上的压强一定，也就是型砂试样的初始密度一定，因而省却7 以往的 过筛t 序。在此基础上继续施加压力使之达到最，则型砂试样的高度由鱼变化 到也，亦即型砂试样在压力b 一日的作用下从初始高度 变化到了岛，高度相 对变化量为( 一岛) ， 由于采用位移探测器完全可以在下压的过程中实现 只、只、 、也等参数的自动快速测最与紧实率叩的自动快速计算。所以，下 压的动作完成以后，紧实率t 的测量计算结果也就能够自动显示出来了胁竭。 1 3 课题主要研究内容 i 型砂透气性、紧实率及砂型紧实度检测原理研究； 6 仪器初步应用试验。 晴尔泞理t 大学t 学母i 卜学位论文 第2 章型砂透气性紧实率铸型紧实度测定 2 1 透气性测定原理 透气性测定与传统仪器工作原理大体相同，但由于采用计算机实时采集和 处理数据，测试速度有很大提高。如图2 - 1 中a ) 图所示，由微型气泵经缓冲室 向标准砂样提供恒压气源，在气源通过试样排气的过程中，利用压力传感器监 测缓冲室内气压变化，当压力稳定后读取数值，代入经大量试验确定的经验公 式即可算出被测砂样透气率k 值。压力p 与透气率k 值的定性关系如图2 - 1 中b ) 所示。 髦 瓣 r 魍 压力p a )b ) a ) 透气率测餐 b ) 压力与透气率曲线 圈2 - l 型砂透气性检测原理简图 f i g 2 - 1 1 k p r i i p l c d i a g r a m o f t e s t i n g p e r m e a b i l i t y o f g r e e ns a n d 2 2 紧实度测定原理 如图2 2 中a ) 图所示，用具有一定势能和一定直径的探针贯入被测砂型， 其贯入深度a 与砂型紧实度之问存在着一定的函数关系，如图2 ，2 中b 1 图所 示【3 3 1 。这种关系虽为非线性，但是通过回归分析或利用查表方法可方便求得被 测最。本文采用位移传感器铁芯与探针同步动作的方式测得贯入深度幽，送 入计算机查表求得紧实度值，表格中的紧实度真值采用标准称重法获得，两相 邻位移量之f b j 的紧实度值通过插值方法计算求出。 哈尔泞珲t 大学t 学矽卜学p 论丈 吣 型 七k 骤 探针贯入深度 a )b ) a ) 紧实度测量”紧实度与深度曲线 图2 - 2 铸氆紧实度检测原理简图 f i g 2 - 2 t h e p r i n c i p l e d i a g r a m o f t e s t i n g c o m p a c t n e s sp f c a s t i n g m o u l d 2 3 紧实率测定原理 如图2 - 3 中b ) 图所示采用测定砂型紧实度的探针贯入标准砂样，由于标准 砂样具有固定的预紧实度( 图a ) 所示) ，因此，探针贯入深度 将与型砂紧实 率密切相关，如图2 - 3 中c ) 图所示，此种曲线关系随接近线性，但本文仍然采 用查表法求解紧实率值，以保证测量结果的准确性，具体中日j 值处理方法与紧 实度测定方法相同。 a )b ) 褂 林 鬻 舂头贯入砂样深度a h c ) a ) 标准砂样b ) 紧实率测鼍c ) 紧实率与贯入深度曲线 图2 - 3 犁砂紧实率捡测原理筒图 f i g 2 - 3 t h e p r i n c i p l e d i a g r a m o f t e s t i n g c o m p r e s s i b i l i t yo f g r e e ns a n d ：至至矍! ：竺三兰竺丝兰 2 4 本章小结 本章介绍了型砂透气性、紧实牢和铸型紧实度的检测原理。透气性的测定 与传统方法原理大体相似，由于采用计算机实时采集和处理数据，测试速度育 很大提高；对于紧实度本文采用位移传感器铁芯与探针同步动作的方式测得贯 入深度j l ，送入计算机查表求得紧实度值；利用测定砂型紧实度的探针贯入 标准砂样，探针贯入深度幽与型砂紧实率密切相关，通过查表求紧实率。 样均由便携式快速制样器制得，测定紧实率与紧实度所用探针几何形状及尺寸 不同，位移传感器及其它结构完全相同，因此，根据测试目的更换探针即可。 以下将主要介绍便携式快速制样器、透气性探头等。 透气性 紧实度 紧实率 图3 - 1 测试系统结构框图 f i g 3 - 1t h eb l o c kd r a w i n go f s n u c m 把o f t e s t i n gs y s t e m 3 2 快速制样器研制 便携式快速制样器戍能快速制取测定透气性及紧实率所用的标准砂样，对 标准砂样的基本要求足具有确定的几何尺寸和紧实度。此外，由丁制样器与便 睁尔淳弹r 大学r 擘母+ 肇位论文 携式测定仪配套使用，因此，还戍具有体积小和携带方便等特点。本文研制的 一种弹簧自动恒压式快速制样器，主要由弹簧加压压头、样筒座及主辅样筒组 成。 如图3 2 所示，将主样筒和辅样筒置于样简座上，其中主辅样简间是可方 便拆卸的机械连接。向样筒内放入松散葺j 砂后，将压头落入辅样筒型砂上，用 力下压压头顶盖。弹簧被压缩，作用力通过弹簧传递给型砂。辅样筒内部分型 砂被压入主样筒内，随着砂柱高度降低，被压缩弹簧的长度有所增加，继续施 力与压头顶盖，使弹簧再次受压缩。观察弹簧状态，直至其长度不再变化，说 明砂样已达到预定紧实度时，移出弹簧压头、辅样筒及样筒座，余下主样简及 内部处于压缩状态的型砂即为标准砂样。 顶盖 弹簧 压头 辅样筒 主样简 底座 图3 2 制样器结构简图 f i g 3 - 2t h es k e t c hd r a w i n go f s t r u c t u r eo f s a m p l i n gd e v i c e 3 3 透气性探头及试样卡具研制 透气性探头足在测量型砂透气性时，用来缓存由微型气泵输入的l o o m m 水柱气体，同时把出气口与压力传感器相连接，实现数据的采集和处理。该探 头足用尼尼棒加1 = 而成的，主要由缓冲事、进气口和出气口组成，整个透气性 探头装置小巧实用，方便拆卸，便f 测量大型铸件使用。试样卡具足为了测量 型砂透气性的方便，根据试样简和透气性探头的形状及尺寸设计的，整个试样 卡具主要由探头托板、可导向砂杆、压紧弹簧和底座组成，如图3 - 3 所示。探 头下部与探头托扳连接处有个圆形卡环刚好与探头托扳紧密结合，可导向砂杆 图3 3 透气性探头及试样异具结构简图 f i g 3 3t h es k e t c hd r a w m go f d e t e c t o ra n ds a m p l ec y l i n d e ro f p e r m e a b i l i t y 部分与主试样简间也通过半圆形卡板相连接，并且探头与主试样筒间带有密封 圈，保证进入缓存室的气体不外泄。通过探头托板压紧压缩弹簧，可以方便的 拆取透气性探头和主试样筒。如图两侧的压紧弹簧通过导杆固定在底座上。 3 4 本章小结 本章描述了测试系统的总体组成，重点介绍了便携式快速测定仪的快速制 样装置和透气性探头。快速制样器能快速制取测定透气性及紧实率所用的标准 砂样，并使砂样能够满足确定的几何尺寸和紧实度要求，透气性探头与试样卡 具相配合可实现型砂透气性的精确测定。 睁尔滨弹r 大学r 学够十学p 论文 第4 章位移探测器研制 位移探测器主要由舂头、舂头配莺、春头弹簧、春头释放开关、螺线管线 圈、铁芯和探针等部分组成，而螺线管线圈与铁芯构成位移传感器。用本文研 制的快速测定装置测量型砂紧实率和铸型紧实度，部与位移探测器中探针的贯 入深度有关，而采用此位移传感器的铁芯与探针同步动作的方式可以直接测得 探针贯入深度 ，再经计算机数据处理可直接求得所要测量参量。 4 1 螺线管电感式位移传感器工作原理 此种传感器的t 作原理足建立在线嘲泄漏路径中的磁阻变化的原理上，线 圈的电感与铁芯插入线圈的深度有关。这种传感器的精确理论分析比闭合磁路 中具有小气隙的电感线崮的理论分析要复杂得多。这是由沿着有限长线嘲的轴 向磁场强度的分布不均匀所引起的。 螺管型传感器主要由一只螺管线圈( 可以足一段式、两段式和三段式) 和一 根圆柱形铁芯组成。传感器t 作时，冈铁芯在线圈中伸入长度的变化，将引起 线崩泄漏路径中磁阻的变化，引起螺管线圈电感值的变化删螺管线圈在轴向 图4 _ l 螺管线崮轴向磁场分布计算图 f i g 4 - 1t h ed i s t r i b u t i n gd i a g r a mo f a x i n lm a g n e u cf i e l do f s o l e n o i d 产生的磁场，根据图4 1 和毕欧奥一沙伐拉普拉斯定律可得： 目= 警铀”。s 0 2 ) ( 4 - 1 ) 所嘲- 纠南+ 寿) = 纠砖号+ 寿)2 百风【丽i 霈+ 了鬲j 贿即筹( 意寿+ 南) 此式用曲线表示，如图4 - 2 所示。 图4 2 螺管线圈内磁场分布曲线 f i g 4 - 2 t h e d i s t r i b u t i n g o l i v e o f i n n e r m a g n e t i c f i e l d o f s o l e n o i d ( 4 3 ) ( “) 一 = 塑塾篇堕盟= 塑掣日 扣鬲矿一2 赢一爿件5 ) 如果铁芯长度之小于线圈长度，则线圈电感为 = 等( 争 2 【，z + ( z , - 1 ) r f + 焉睁 2 十旷 ：塑唑尝乒划日 降6 ) ，2 x 1 0 7 、7 当增加m 时，则： + 舭= 4 月 f 2 ：n 2 。 r 2 + 以一l 地+ 铒坨2 】l 。一7 件7 ) 电感变化量为址= 塑铲日 其相对变化量为 钭a i 一型砂性能在线检测铸 造设备研究，1 9 9 7 ，( 6 ) ；8 1 3 5 g h a n gq i n g c h a o ，l id a y o n g ，l ih u ia n dq uh o n r x i n i n t e rc i r c u i t f a u r l o c a t i o na l g r i t h i o nf o rt o wp a r a l l e lt r a n sm i s s i o nl i n e t r a ma c t i o n so f t i a n j i nu n i v e r c i t y ，2 0 0 3 ，( 3 ) ：1 9 1 - 1 9 4 6美国铸造师学会李传拭，朱承永( 译) 造型材科试验手册机械工业 出版社，1 9 8 3 ：8 7 - 1 9 2 7李大勇，李庆春等基于双电源二次激励法的湿型砂组分快速预测用网络 模型的研究电机与控制学报，1 9 9 9 ，( 9 ) ：1 9 2 - 1 9 5 8陈士粱铸造机城化第二版机械工业技术出版社，1 9 9 5 ：1 3 8 9c k e v i np i c k r e l l ，f g o d f r e ys e r g e a n t t i p sf o ra u d i t i n gy o u rg r e e ns a n d s y s t m t r a n sa c t i o n so f t i a n j i nu n i v e r c i t y ，1 9 9 9 ：3 0 0 3 l o 吴树森材料加工冶金传输原理机械工业出版社，2 0 0 2 ：1 6 - - 4 0 1 1 李大勇铸造生产参数快速检测理论与实践黑龙江科学技术出版社， 1 9 9 5 ：1 - - 5 5 ，7 1 - 7 7 ，1 0 1 - 1 0 7 1 2 丸p v a l k m a r t w e n t y f i v ey e a r so fg r e e ns a n dc o n t r 0 1 a f s t r a n s a c t i o n s ，1 9 9 6 ：1 2 6 9 - - 1 2 7 4 1 3 陈浩，吴俊郊人工智能在型砂质量过程控制中的应用中国铸造装备与 技术，1 9 9 8 ，( 4 ) ：3 - 5 1 4 黄天佑等i s o - 9 0 0 0 标准系列与型砂性能在线榆测铸造，1 9 9 6 ，( 6 ) ： 4 2 - - 4 5 1 5j m a t t g r a n l u n & o n l i n em o l dt e s l i n gt a k e ss a n do u a l i t yc o n t r o las t e p f u r t h e r m o d e mc a s t i n g ，1 9 9 6 ，( 5 ) ：3 3 l 1 6g j v a n g a s g r e e ns a n dc o n t r o l ：a ni n v e n t o r y ( m a s sb a l a n c e ) u p d a t e a f s t r a n s a c t i o n s 。1 9 9 7 ：2 7 9 - 2 8 7 1 7p e b a r t e ra n do t h e r s a p p l i c a t i o no fi n t e l l i g e n tt e c h n i q u e sf o rg r e e ns a n d r 呤尔滨弹t 人学t 学妒+ 学位诒史 c o n t r 0 1 a f st r a n s a c t i o n s ，1 9 9 6 ：1 0 0 3 - 1 0 0 9 1 8 李大勇，韩万强新法快速测定型砂有效粘土及含水量实验研究哈尔滨 理工大学学报，1 9 9 6 ：1 8 - - 2 0 1 9 l id a y o n ga n do t h e r s s t u d yo nt e s t i n ga v a i l a b l ec l a ya n dm o i s t u r ec o n t e n to f g r e e ns a n d r a p i d l yw i t hn e wm e t h o d 4 ma s i a nf o u n d r yc o n g r e s s p r o c e e d i n g s ( a u s t r a l i a ) 1 9 9 6 ：1 0 1 3 2 0 苏义样，唐宜松铸型紧实度对铸件质量的影响机械研究与戍用， 1 9 9 5 ，( 5 ) ：3 7 - 4 8 2 1 曲波，肖圣兵，吕建乎工业常用传感器选型清华大学出版社，2 0 0 2 ： 5 8 - - 6 5 2 2j r e e v e s a u t o m a t e dc o n t r o lo fag r e e n s a n d p l a n tf o u n d r yt r a d ej o u r n a l 1 9 9 3 ，( 9 ) ：3 8 4 - - 3 8 6 2 3t o ms i n k g r e e ns a n ds y s t e mc o n t r o lf r o ms h a k e o u tt om u l l i n gm o d e r n c a s t i n g ，1 9 9 4 ，( 4 ) ：3 l 3 4 2 4t o ms i n k g r e e ns a n ds y s t e mc o n t r 0 1 f r o mm u l l i n gt os h a k e o u tm o d e m c a s t i n g ，1 9 9 4 ，( 5 ) ：3 5 3 8 2 5j o h ns e h o e n c o n t r o l l i n gs a n da n da d d i t i v e s m o d e mc a s t i n g ，1 9 9 0 ( 5