鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置及基于該裝置的發(fā)氣性獲取方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造領域，具體涉及一種鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置及基于該裝置的型 砂發(fā)氣性獲取方法。
【背景技術】
[0002] 型砂的性能直接影響著鑄造過程中鑄型的質量，進而對鑄件質量產生重要影響。 型砂性能質量差，輕者降低鑄件質量，重者直接導致鑄件報廢。因此，對型砂性能進行有效 檢測與控制一直備受鑄造工作者的重視。發(fā)氣性是反應型砂性能的重要指標之一，一般用 發(fā)氣量和發(fā)氣速度衡量。如果型砂發(fā)出氣體形成的剩余壓力超過來自金屬液方面的阻力， 氣體便有可能侵入金屬液中，產生氣孔。發(fā)氣量越大、發(fā)氣速度越快的型砂，越容易造成侵 入性氣孔，嚴重的造成整個鑄件報廢。目前，已經研究出了一些發(fā)氣性檢測儀器，但它們本 身都或多或少地存在諸多問題：有的沒有與計算機技術相結合，測試繁瑣；有的測量結果 的重復性和準確性較差；有的對周圍環(huán)境要求高，且只能進行型砂發(fā)氣量的測量，而不能對 發(fā)氣速度進行全程動態(tài)檢測。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明為了解決現有型砂發(fā)氣性測試儀在對型砂發(fā)氣性進行測試時，存在只能測 量發(fā)氣量而不能實時測量發(fā)氣速度、測量結果的重復性和準確性較差、對測試環(huán)境要求較 高、測試過程繁瑣等問題，提出了鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置及基于該裝置的型砂發(fā)氣性獲 取方法。
[0004] 鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置它包括耐高溫石英管、管式分解爐、熱電偶、低彈性導氣 管、恒溫室、熱電阻、微壓力傳感器、電子天平、控溫儀表、恒溫室加熱元件、分解爐加熱元 件，所述耐高溫石英管水平安裝在管式分解爐的中心軸線上，分解爐加熱元件固定于管式 分解爐的內部，且位于耐高溫石英管的正下方，熱電偶垂直安裝在管式分解爐的上部，且熱 電偶的下端緊靠耐高溫石英管，低彈性導氣管的一端連接耐高溫石英管的氣體輸出端，低 彈性導氣管的另一端與恒溫室的氣體輸入端連接，恒溫室的下部安裝恒溫室加熱元件，熱 電阻垂直安裝在恒溫室的上部，且熱電阻的下端緊靠恒溫室內部的恒溫管，恒溫室的氣體 輸出端直接與微壓力傳感器的氣體輸入端連接，電子天平與管式分解爐和恒溫室放置在相 同的溫度環(huán)境中，控溫儀表的電源輸入端與220V交流電源連接，控溫儀表的兩個電源輸出 端分別與分解爐加熱元件的電源輸入端和恒溫室加熱元件的電源輸入端連接，熱電阻的溫 度信號輸出端和熱電偶的溫度信號輸出端分別與控溫儀表的兩個溫度信號輸入端連接。
[0005] 它還包括數據采集卡和計算機，所述數據采集卡包括兩個模擬信號輸入端和一個 控制信號輸出端，兩個模擬信號輸入端分別與電子天平的稱重信號輸出端和微壓力傳感器 的壓力信號輸出端電氣連接，控制信號輸出端與控溫儀表的控制信號輸入端電氣連接，數 據采集卡直接插在計算機的主板插槽中。
[0006] 鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置的型砂發(fā)氣性獲取方法包括以下步驟： 步驟一、將瓷舟在850°C下烘干3~5min ; 步驟二、通過計算機將管式分解爐的溫度設定在850°C，將恒溫室的溫度設定在 105 0C ； 步驟三、通過電子天平稱取一定量的型砂，并均勻的鋪撒在已預先烘干的瓷舟中； 在稱取型砂過程中，型砂的重量經模擬信號輸入端被數據采集卡自動采集，發(fā)送至計 算機并存儲； 步驟四、將將盛有型砂的瓷舟快速放入耐高溫石英管中； 步驟五、型砂在管式分解爐內緩慢分解，發(fā)出氣體； 在發(fā)出氣體過程中，微壓力傳感器實時監(jiān)測通過低彈性導氣管和恒溫室傳來的氣體壓 力，由模擬信號輸入端將微壓力信號傳送至數據采集卡，并被采集后發(fā)送至計算機； 計算機對采集數據進行判斷并存儲，當判斷型砂發(fā)氣結束時，計算機自動停止測試； 步驟六、計算機根據存儲的數據進行計算獲得待測型砂的發(fā)氣性參數，并自動畫出發(fā) 氣性參數隨時間變化的曲線。
[0007] 有益效果：本發(fā)明在計算機控制下，采用控溫儀表將管式分解爐和恒溫室的溫度 自動控制在恒定溫度，采用微壓力傳感器實時監(jiān)測氣體壓力的微小變化，采用高精度電子 天平準確稱量型砂重量，并由計算機自動畫出實時發(fā)氣量-時間曲線和實時發(fā)氣速度-時 間曲線，從而實現自動的對型砂發(fā)氣性進行測試，不但克服了現有測試儀因操作繁瑣和環(huán) 境溫度變化帶來的誤差，而且避免自動化程度低、不能同時測量發(fā)氣速度和發(fā)氣量的問題， 從而使型砂發(fā)氣性的測試精度提高了 15%以上，同時，本發(fā)明所述裝置和方法可以對型砂 的實時發(fā)氣量、總發(fā)氣量和發(fā)氣速度進行測試。
【附圖說明】
[0008] 圖1為【具體實施方式】一和【具體實施方式】六所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置結構 示意圖。
【具體實施方式】
[0009]
【具體實施方式】一、結合圖1說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】所述的鑄造型 砂發(fā)氣性測試裝置包括耐高溫石英管1、管式分解爐2、熱電偶4、低彈性導氣管5、恒溫室6、 熱電阻7、微壓力傳感器8、電子天平9、控溫儀表12、恒溫室加熱元件13、分解爐加熱元件 14,所述耐高溫石英管1水平安裝在管式分解爐2的中心軸線上，分解爐加熱元件14固定 于管式分解爐2的內部，且位于耐高溫石英管1的正下方，熱電偶4垂直安裝在管式分解爐 2的上部，且熱電偶4的下端緊靠耐高溫石英管1，低彈性導氣管5的一端連接耐高溫石英 管1的氣體輸出端，低彈性導氣管5的另一端與恒溫室6的氣體輸入端6-1連接，恒溫室6 的下部安裝恒溫室加熱元件13,熱電阻7垂直安裝在恒溫室6的上部，且熱電阻7的下端 緊靠丨旦溫室6內部的丨旦溫管6-3,丨旦溫室6的氣體輸出端6-2直接與微壓力傳感器8的氣 體輸入端連接，電子天平9與管式分解爐2和恒溫室6放置在相同的溫度環(huán)境中，控溫儀表 12的電源輸入端12-1與220V交流電源連接，控溫儀表12的電源輸出端12-2與分解爐加 熱元件14的電源輸入端連接，控溫儀表12的電源輸出端12-3與恒溫室加熱元件13的電 源輸入端連接，熱電阻7的溫度信號輸出端與控溫儀表12的溫度信號輸入端12-4連接，熱 電偶4的溫度信號輸出端與控溫儀表12的溫度信號輸入端12-5連接。
[0010]
【具體實施方式】二、本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試 裝置的區(qū)別在于，所述微壓力傳感器8的量程為0-15kPa，精度為0. 1%。
【具體實施方式】 [0011] 三、本與一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試 裝置的區(qū)別在于，所述電子天平9的量程為0_50g，最小分辨力為lmg。
【具體實施方式】 [0012] 四、本與一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試 裝置的區(qū)別在于，所述熱電偶4為鎳鉻-鎳硅熱電偶，分度號為K。
【具體實施方式】 [0013] 五、本與一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試 裝置的區(qū)別在于，所述熱電阻7為鉑熱電阻，分度號為PtlOO。
【具體實施方式】 [0014] 六、結合圖1說明本，本與具體實施方 式一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置的區(qū)別在于，它還包括瓷舟3,所述瓷舟3放置在耐高 溫石英管1內，且瓷舟3的中心位于熱電偶4的正下方，位于分解爐加熱元件14中心的正 上方。
【具體實施方式】 [0015] 七、結合圖1說明本，本與具體實施方 式一所述的鑄造型砂發(fā)氣性測試裝置的區(qū)別在于，它還包括數據采集卡10和計算機11， 所述數據采集卡10包括模擬信號輸入端10-1、模擬信號輸入端10-2和控制信號輸出端 10-3,模擬信號輸入端10-1與電子天平9的稱重信號輸出端電氣連接，模擬信號輸入端 10-2與微壓力傳感器8的壓力信號輸出端電氣連接，控制信號輸出端10-3與控溫儀表12 的控制信號輸入端12-6電氣連接，數據采集卡10直接插在計算機11的主板插槽中。
[0016] 工作原理：在對型砂發(fā)氣性進行測試的過程中，首先通過計算機11將管式分解爐 2的溫度設定在850°C，將恒溫室6的溫度設定在105°C，此后，熱電偶4和熱電阻7將實時 監(jiān)測管式分解爐2和恒溫室6的溫度，并在控溫儀表12的調節(jié)下，管式分解爐2和恒溫室 6將保持預設溫度不變，然后通過電子天平9稱取一定量的型砂，并均勻的鋪撒在已預先烘 干的瓷舟3中，型砂的重量通過數據采集卡10由計算機11自動測得，接著將盛有型砂的瓷 舟3快速放入耐高溫石英管1中，在管式分解爐2內，型砂慢慢分解，發(fā)出的氣體經低彈性 導氣管5、恒溫室6,由微