铸造型砂多项力学性能测试仪的研制

论文摘要

铸件质量和成本高低与型砂质量密切相关,在湿型砂铸造生产过程中的铸件缺陷有相当一部分是由型砂质量的原因造成的。型砂性能检测及控制是保证铸件质量的重要手段之一。为了克服原铸造型砂多项性能测试仪的缺点,完善其功能,使之能真正快速准确地检测出反映型砂本质特征的多项性能参数,体现出先进测试技术在型砂性能检测中的应用,本文对原智能化铸造型砂多项力学性能测试仪进行了改进性设计,并重新制造出了一台新的测试仪。主要对测试仪的机械传动部件进行了重新设计,提高了机械加载精度,并选用了新的通用型压力传感器,使整个测试仪的测试精度有了一定提高。本课题开发研制的铸造型砂多项力学性能测试仪,采用动态测试方法,直接利用计算机,对型砂砂样进行抗压、松弛、抗剪、抗拉等多项测试,获得应力——应变动态特征曲线及反映型砂本质特征的性能参数。通过变换夹头与对应的试样,在短时间内,迅速、准确地测得抗压强度、弹性模量、塑性变形临界值、回弹势能、抗剪强度、剪切变形极限、韧性指数和抗拉强度等多项力学性能参数,以全面、综合地评定型砂性能的优劣。本文通过系统实验研究了紧实率和膨润土含量对各项型砂性能参数值的影响,实验验证该测试仪的研制已基本成熟,并对型砂的本质特征进行了深入的分析,认为型砂粘土膜的粘、弹、塑性是型砂的本质属性,它们共同决定着型砂的性能指标。该测试仪主要技术性能指标测量误差达到:抗压强度、抗剪强度、剪切变形极限、抗拉强度、塑性变形临界值的相对误差均小于5%,弹性模量、回弹势能、韧性指数测值的相对误差均小于8%。可见该测试仪测试精度高,测值稳定性好,可靠性高,开拓了型砂性能检测的新领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述及问题的提出
• 1.1 型砂性能检测及控制的发展现状
• 1.1.1 湿型砂的物理性能检测
• 1.1.2 湿型砂的力学性能检测
• 1.1.3 树脂砂高温性能检测仪器的发展
• 1.2 型砂微变形理论简介
• 1.2.1 型砂的流变学模型
• 1.2.2 砂样抗压过程的理论分析
• 1.2.3 砂样抗压松弛过程的理论分析
• 1.2.4 回弹势能的理论公式
• 1.2.5 韧性的理论公式
• 1.3 本课题的设想和任务
• 第二章 实验设备、材料及实验方案
• 2.1 本测试仪总体结构
• 2.1.1 新型压力传感器介绍
• 2.1.2 测试仪的主要技术参数
• 2.1.3 部分机械装置的改进
• 2.2 实验方法及方案
• 2.2.1 实验所用的造型材料
• 2.2.2 型砂的制备和砂样的制取
• 2.2.3 实验具体方法
• 2.2.4 实验方案的确定
• 2.3 实验注意事项
• 第三章 实验结果及分析
• 3.1 型砂标准砂样的本质特征曲线分析
• 3.1.1 砂样抗压过程的应力——应变特征曲线分析
• 3.1.2 砂样松弛过程的特征曲线分析
• 3.1.3 砂样抗剪过程的应力——应变特征曲线分析
• 3.1.4 砂样抗拉过程的应力应变特征曲线分析
• 3.2 铸造型砂多项力学性能测试仪的测试精度和测值稳定性分析
• 3.2.1 各检测值的稳定性分析
• 3.2.2 测试仪检测结果的对比分析
• 3.3 型砂弹性模量的测试分析
• 3.4 型砂塑变临界值的测试分析
• 3.5 型砂回弹势能的测试分析
• 3.6 型砂抗剪强度的测试分析
• 3.7 型砂剪切变形极限的测试分析
• 3.8 型砂韧性的测试分析
• 3.9 型砂抗拉强度的测试分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢