一种覆膜砂流动性测定装置及方法

技术领域

本发明涉及覆膜砂检测设备领域，具体为一种覆膜砂流动性测定装置及方法。

背景技术

现代汽车制造中覆膜砂工艺占据很大的比重，覆膜砂性能的好坏直接关系到汽车零部件的好坏。覆膜砂的检测设备以及检测过程对判定覆膜砂性能好坏起着关键作用，良好的检测设备与检测过程，是确保覆膜砂性能检测准确的保障。覆膜砂在生产过程中，其流动性是关键性能之一。

覆膜砂良好的流动性能使砂芯的紧实度增加，提高砂型的强度。良好的流动性在抵御铁水冲刷和预防砂芯在高温条件下开裂具有更明显的优势。现阶段测试覆膜砂流动性，主要通过标准流杯法测试。

传统流杯法测定覆膜砂流动性为将覆膜砂填充在标准流杯中，通过重力作用使砂粒流出，记录砂粒流出的起始时间。流动性通过时间标定，时间越短流动性越好，时间越长，流动性越差。

标准流杯法测定流动性时有诸多不便，标准流杯设备精度太差，以时间为测试结果不具备区分度，无法有效的识别不同种类覆膜砂的流动性；流杯长时间使用后出砂口会出现磨损，出砂直径变大，测试结果不稳定；测试流动性采用人工记时标定，人工标定测试结果误差太大。测试结果的不确定性很难保证覆膜砂性能的控制稳定，难以保证铸件的稳定性。因此急需一种能精确、稳定的覆膜砂流动性测试装置及方法。

发明内容

本发明提供了一种结构新颖的覆膜砂流动性测定装置及方法，在特定高度和体积的前提下，测定覆膜砂的流动距离，以及停止流动后的安息角，以流动距离及安息角作为依据实现对覆膜砂流动性的有效评判，有效提高了对覆膜砂评判的准确性。

本发明所述装置的技术方案在于：包括机架、测试盒及流砂杯，所述测试盒和流砂杯均设于机架，流砂杯设于测试盒上方；所述测试盒包括盒体及角度检测装置，所述盒体顶部开口，盒体一侧壁透明，该侧壁上设有角度检测装置和刻度，角度检测装置用于检测覆膜砂停止流动后的安息角，刻度用于检测覆膜砂的流动距离。

作为上述方案的优选，所述盒体包括底板和侧板，合围形成顶部开口的盒体，其中一侧板由靠近盒体外侧的第一透明玻璃板和靠近盒体内侧的第二透明玻璃板构成，第一透明玻璃板和第二透明玻璃板之间有间隔，间隔内设有角度测量板，所述角度测量板的“0”刻度线与盒体底板上表面平齐。

作为上述方案的优选，所述第一透明玻璃板下边沿开设有沿该玻璃板长度方向的长缺口，所述角度测量板上与该玻璃板下边沿长缺口对应的位置固定有一拨动销，所述拨动销穿过长缺口伸出伸出至盒体以外，用于水平移动角度测量板；第一透明玻璃板上设有沿水平方向的刻度尺，所述刻度尺位于角度测量板最高点上方。

作为上述方案的优选，所述盒体内侧壁上与第一透明玻璃板对接的部位开设有纵向凹槽，所述第一透明玻璃板两侧卡合在凹槽内，使第一透明玻璃板能够从盒体上取下。

作为上述方案的优选，所述盒体内还设有定位装置，所述定位装置包括移动杆和定位板，所述盒体内的第二透明玻璃板及与第二透明板平行的侧板上分别设有一条水平方向的滑槽，两滑槽位于同一水平面，所述移动杆两端设于滑槽内，能够沿滑槽水平移动，所述定位板与移动杆平行，定位板上部与移动杆中央区段铰接，下部悬垂且能够与底板接触，所述滑槽下侧面到底板的高度与刻度尺基线到底板的高度相同。

作为上述方案的优选，所述机架包括底座及固定于底座上的升降杆，所述升降杆上端铰接有水平方向设置的流砂杯托架，所述流砂杯托架前端设有环形夹持部，用于夹持流砂杯。

作为上述方案的优选，所述流砂杯下端开口处设有截流闸板，用于开启和关闭流砂杯下端口，流砂杯下端开口部中心点位于盒体第一透明玻璃板上刻度尺“0”刻度线的上方，经过该“0”刻度线及流砂杯下端开口部中心点的平面垂直于第一透明玻璃板。

作为上述方案的优选，所述流砂杯下端设置有激光传感器，用于检测流砂杯下端口到盒体底部的距离。

作为上述方案的优选，所述盒体上任意相邻两块侧板上沿各设有一个气泡水平仪，底座下端面设置有四个水平调节脚。

作为上述方案的优选，所述底座上表面开设有方形凹槽，所述盒体底部嵌入到凹槽内，所述凹槽内侧壁均匀分布有多个球头柱塞，盒体外侧面与球头柱塞对应的部位设有球面凹陷部，用于与球头柱塞配合以对盒体进行限位。

本发明所述方法的技术方案在于：

(1)使一定量的覆膜砂从流砂杯中自由落入测试盒中，所述流砂杯底部开口端至测试盒底板之间的距离为10-20cm；

(2)当全部覆膜砂落入测试盒且停止流动后，测量以下两个参数值：

A、流砂杯下端开口处中心点在测试盒底部投影点到覆膜砂停止流动后的砂堆最边沿的距离，该距离为覆膜砂的流动距离；

B、采用角度测量板测量砂堆最边沿处的安息角。

上述装置及方法的有益效果在于：

1、能够同时对覆膜砂流动后的流动距离和安息角进行检测，而且设计了定位板对流动静止后的覆膜砂最边沿位置进行定位，使流动距离和安息角的检测准确度明显提高，以流动距离和安息角为重要参数进行评判，保证对覆膜砂流动性评判的准确性，一般的流动距离越远，安息角越小，流动性越好。反之，流动性越差。

2、气泡水平仪用于对测试盒进行水平度检测，并通过底座底部的调节脚进行水平调节，保证测试盒的水平度，减小测试误差。

3、该装置的结构简单，拆卸安装方便，便于清理，测试过程简单便捷，不需要经过特殊培训即可进行操作测试，操作方便，而且整个装置的稳定性高，能够有效保证检测的精度。

4、该装置整体成本低廉，整体经济效益较高，能很好的指导覆膜砂的生产过程。

5、测定范围广泛，对于覆膜砂、硅砂、再生砂等的流动性均能进行测定。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大示意图。

图3为本发明测试覆膜砂流动性的示意图。

图4为本发明中球头柱塞的安装示意图。

图5为本发明中覆膜砂自由下落后的侧面投影曲线示意图，图中标注d为流动距离值，标注φ为安息角。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例。

如图所示，本实施例的结构包括机架、测试盒及流砂杯4，所述测试盒和流砂杯4均设于机架，流砂杯4设于测试盒上方；所述测试盒包括盒体及角度检测装置，所述盒体顶部开口，盒体一侧壁透明，该侧壁上设有角度检测装置和刻度，角度检测装置用于检测覆膜砂停止流动后的安息角，刻度用于检测覆膜砂的流动距离。

在本实施例中，所述盒体包括底板8和侧板7，合围形成顶部开口的盒体，其中一侧板由靠近盒体外侧的第一透明玻璃板12和靠近盒体内侧的第二透明玻璃板11构成，第一透明玻璃板12和第二透明玻璃板11之间有间隔，间隔内设有角度测量板14，所述角度测量板14的“0”刻度线与盒体底板8上表面平齐。

在本实施例中，所述第一透明玻璃板12下边沿开设有沿该玻璃板长度方向的长缺口16，所述角度测量板14上与该玻璃板下边沿长缺口16对应的位置固定有一拨动销15，所述拨动销15穿过长缺口16伸出伸出至盒体以外，用于水平移动角度测量板14；第一透明玻璃板12上设有沿水平方向的刻度尺13，所述刻度尺13位于角度测量板14最高点上方。

在本实施例中，所述盒体内侧壁上与第一透明玻璃板12对接的部位开设有纵向凹槽17，所述第一透明玻璃板12两侧卡合在凹槽17内，使第一透明玻璃板12能够从盒体上取下。

在本实施例中，所述盒体内还设有定位装置，所述定位装置包括移动杆9和定位板10，所述盒体内的第二透明玻璃板11及与第二透明板平行的侧板7上分别设有一条水平方向的滑槽6，两滑槽6位于同一水平面，所述移动杆9两端设于滑槽6内，能够沿滑槽6水平移动，所述定位板10与移动杆9平行，定位板10上部与移动杆9中央区段铰接，下部悬垂且能够与底板8接触(也可以略高于底板，保证定位板下部能够自由悬垂)，所述滑槽6下侧面到底板8的高度与刻度尺基线131到底板8的高度相同。

在本实施例中，所述机架包括底座1及固定于底座1上的电动升降杆2，所述电动升降杆2上端铰接有水平方向设置的流砂杯托架3，所述流砂杯托架3前端设有环形夹持部，用于夹持流砂杯4。

在本实施例中，所述流砂杯4下端开口处设有截流闸板18，用于开启和关闭流砂杯4下端口，流砂杯4下端开口部中心点位于盒体第一透明玻璃板12上刻度尺13“0”刻度线的上方，经过该“0”刻度线及流砂杯4下端开口部中心点的平面垂直于第一透明玻璃板12。

在本实施例中，所述流砂杯4下端设置有激光传感器41，用于检测流砂杯4下端口到盒体底部的距离。

在本实施例中，所述盒体上任意相邻两块侧板7上沿各设有一个气泡水平仪5，底座1下端面设置有四个水平调节脚19，以调节底座的水平度。

在本实施例中，所述底座1上表面开设有方形凹槽21，所述盒体底部底板8嵌入到凹槽21内，所述凹槽21内侧壁均匀分布有多个球头柱塞20，盒体外侧面与球头柱塞20对应的部位设有球面凹陷部，用于与球头柱塞配合以对盒体进行限位。

上述方案的工作原理如下：

本实施例主要通过测试覆膜砂的流动距离以及其停止流动后的安息角来判断覆膜砂的流动性能。流砂杯托架3、电动升降杆2、底座1组成的机架系统保证整体测试装置的稳定性，在测试过程中保证角度、高度等因素的固定不变，通过流砂杯4下端开口部侧面的激光传感器41能够检测流砂杯4底部开口端到盒体底部的距离(该距离通过与激光传感器41连接的上位机进行显示，在本实施例中，上位机同时连接电动升降杆2，根据激光传感器41检测的距离值，进行电动高度调节，以使流砂杯4下端开口部的高度值满足要求)，流砂杯底部开口端至测试盒底板之间的距离为10-20cm。

流砂杯4中充满覆膜砂后，使用刮板将超出流砂杯4中的多余砂粒刮除，保证在测试时覆膜砂的体积一致。通过控制流砂杯4底部的截流闸板18控制流砂杯4中覆膜砂在重力作用下的流出量。通过流砂杯4自由下落的覆膜砂下落至测试盒中靠左侧位置后会堆积成砂堆，随后在重力作用下逐渐向外流动。待流砂杯4中的覆膜砂完全流出，测试盒中的覆膜砂停止流动静止后，流砂杯下端开口处中心点在底板上的投影点到覆膜砂的最边沿位置的距离就是覆膜砂的自由流动距离，

此时将移动杆9移动至流动静止后的覆膜砂最边沿位置，通过自由悬垂的定位板10下边沿进行定位，使定位板10下边沿刚好位于覆膜砂最边沿位置，此时，移动杆9端部对应刻度尺13上的刻度值即为覆膜砂的流动距离d。

然后通过推动拨动销15，使拨动销15带动角度测量板14沿第一透明玻璃板12下边沿的长缺口16移动至覆膜砂最边沿对应的位置，此时角度测量板14的90°刻度线与覆膜砂流动距离刻度线对齐。透过测试盒的玻璃界面观察覆膜砂流动停止后的安息角φ，并记录安息角数据。距离、安息角即为覆膜砂的流动性评判数据。

根据砂的流动性特点，一般情况下，流动距离越远，则说明该砂的流动性越好；安息角越小，说明砂粒能够沿砂堆表面克服摩擦力下滑的临界角越小，同样说明该砂的流动性越好。覆膜砂的流动性评价主要依靠两个数据进行评判，并且相互验证，完全能满足覆膜砂生产厂家以及铸造厂的实际使用需求。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。