Urządzenie do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na

Urządzenie do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na

polska
OPIS PATENTOWY
RZECZPOSPOLITA
126072
LUDOWA
Patent dodatkowy
do patentu nr —
Zgłoszono:
Int. Cl 3 G01N 3/18
(P. 207454)
06.06.78
Pierwszeństwo
URZĄD
PATENTOWY
PRL
Zgłoszenie ogłoszono:
28.01.80
Opis patentowy opublikowano: 15.06.1985
Twórcywynalazku: Roman Ryglicki, Magdalena Gawlikowska, Jerzy Ostrowski,
Władysław Romek
Uprawniony zpatentu: Instytut Odlewnictwa,
Kraków (Polska)
Urządzenie do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej
na rozciąganie
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru wytrzymałości na rozciąganie masy
formierskiej w strefie kondensacji wilgoci tworzącej się pod wpywem jednostronnego nagrzewania
lub pomiaru wytrzymałości na rozciąganie w warunkach otoczenia, bez wpływu nagrzewania.
Strefa kondensacji wilgoci powstaje w próbce na skutek jednostronnego czoła próbki, cojest
analogiczne do warunków nagrzewania górnej części formy przez promieniowanie w czasie zalewa¬
nia jej metalem. Sama wartość wytrzymałości na rozciąganie w strefie kondensacji wilgoci nie
określa jakości masy formierskiej w sposób wystarczający. Cechą charakterystyczną masy formier¬
skiej jest jej wrażliwość na przewilżenie, czyli stopień obniżenia wytrzymałości na rozciąganie w
strefie kondensacji wilgoci w porównaniu z wartością wytrzymałości na rozciąganie w warunkach
otoczenia. Aby zapewnić pewną wiarygodność wyniku obydwa pomiary wytrzymałości należy
wykonać na tym samym aparacie.
W znanych urządzeniach do pomiaru wytrzymałości mas formierskich na rozciąganie w strefie
kondensacji wilgoci tulejkę pomiarową z zagęszczoną w niej próbką badanej masy po uprzednim
czołowym nagrzaniu rozciąga się za pomocą układu dźwigniowego. Siła rozciągania przykładana
jest do kołnierza tulejki pomiarowej za pośrednictwem układu dźwigniowego, co stwarza niebez¬
pieczeństwo wystąpienia nieosiowości siły rozciągającej. Rozerwanie próbki następuje w miejscu
narzuconym konstrukcją tulejki pomiarowej i po upływie ustalonego czasu nagrzewania. Czas
nagrzewania próbki ustala się doświadczalnie w zależności od rodzaju badanej masy formierskiej.
W celu zwiększenia prawdopodobieństwa, że zerwanie próbki nastąpiło w obszarze kondensacji
wilgoci stosuje się także tulejki wielokrotnie dzielone.
Wadą tego rodzaju urządzeń do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie w
strefie kondensacji wilgoci jest to, że nie dają one absolutnej pewności, iż rozerwanie próbki
nastąpiło rzeczywiście w strefie kondensacji wilgoci, a tym samym nie zapewniają one prawidło¬
wości pomiaru. Ponadto pomiar wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie w warunkach
otoczenia przeprowadza się na innych urządzeniach, co zmniejsza wiarygodność określenia wrażli¬
wości masy formierskiej na przewilżenie.
126072
2
Celem wynalazkujest zapewnienie wiarygodności pomiarów wytrzymałości masy formierskiej
na rozciąganie i stworzenie możliwości jednoznacznego określenia jej wrażliwości na przewilżenie.
Cel ten osiągnięto dzięki opracowaniu konstrukcji urządzenia według wynalazku, które
umożliwia pomiar wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie zarówno w strefie kondensacji
wilgoci, jak i w warunkach otoczenia, a ponadto umożliwia pomiar szybkości przemieszczania się
strefy kondensacji wilgoci, co także jest ważnym parametrem charakteryzującym masę formierską.
Istotą rozwiązania według wynalazku jest urządzenie, w którym w płaszczyźnie podziału
tulejki pomiarowej wmontowana jest sonda, która w momencie dojścia strefy kondensacji wilgoci
do płaszczyzny podziału tulejki pomiarowej wysyła sygnał do automatycznego układu sterowania,
co powoduje rozpoczęcie procesu rozciągania próbki z jednoczesnym pomiarem wartości siły
rozciągającej. Do wyposażenia urządzenia według wynalazku należy również druga tulejka pomia¬
rowa, służąca do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej w warunkach otoczenia. Rozciąganie
próbki w urządzeniu według wynalazku następuje na skutek działania siły osiowej przyłożonej do
kołnierza tulejki pomiarowej za pośrednictwem wspornika, który przesuwając się do góry wywiera
nacisk na dolną powierzchnię kołnierza tulejki pomiarowej.
W znanych rozwiązaniach siła rozciągająca jest przykładana do kołnierza tulejki pomiarowej
za pośrednictwem układu dźwigniowego, co stwarza niebezpieczeństwo nieosiowości rozciąga¬
jącej-
Urządzenie według wynalazku umożliwia również pomiar szybkości przemieszczania się strefy
kondensacji wilgoci w próbce. Połączony z sondą zespół pomiarowy mierzy zmianę oporu elektry¬
cznego w próbce między masą, a umieszczoną w płaszczyźnie podziału tulejki pomiarowej sondą.
Wielkość oporu elektrycznego próbki jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalna do stop¬
nia nawilżenia próbki. Przemieszczenie się strefy kondensacji wilgoci w próbce objawia się zmianą
wartości oporu elektrycznego. Specjalny licznik mierzy czas dojścia strefy kondensacji wilgoci do
płaszczyzny podziału tulejki pomiarowej.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1
przedstawia ogólny blokowy schemat układu, fig. 2 — pionowy przekrój urządzenia z tulejką do
pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie w strefie kondensacji wilgoci, a fig. 3 —
pionowy przekrój urządzenia z tulejką do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie
w warunkach otoczenia.
Urządzenie według wynalazku składa się ze stojaka 16 z półką 17 i z umieszczonej wewnątrz
stojaka 16przesuwnej ramy 18. Półka służy do umieszczenia na niej tulejek pomiarowych 7 lub 8. W
górnej belce stojaka 16 i w półce 17 wykonane są otwory prowadzące i umożliwiające pionowy ruch
przesuwnej ramy 18 i przesuwającego się wraz z nią wspornika 19. Wspornik 19 połączony jest z
usytuowanym w dolnej części ramy 18 przetwornikiem tensometrycznym 2, który poprzez układ
sterowania 4 połączony jest z układem pomiaru siły rozciągającej 5. W górnej części przesuwnej
ramy 18 umieszczony jest piec elektryczny 1, którego temperatura utrzymywana jest na stałym
poziomie przy pomocy regulatora 14 wyposażonego w tyrystorowy regulator mocy 15.
W dolnej części stojaka 16 zamontowanyjest silnik elektryczny 3 połączony poprzez przekład¬
nię z przesuwną ramą 18 i połączony z układem sterowania 4. Układ sterowania 4 i połączone z nim:
układ pomiaru siły rozciągającej 5, licznik czasu przemieszczania się strefy kondensacji wilgoci 6 i
zespół pomiarowy 12 umieszczone są w osobnej obudowie poza stojakiem 16. Zespół pomiarowy
12 służący do pomiaru zmiany oporu elektrycznego w próbce 9 jest połączony z sondą 13
umieszczoną w płaszczyźnie tulejki pomiarowej 7 i poprzez układ sterowania 4 z licznikiem czasu
przemieszczania się strefy kondensacji wilgoci 6.
Działanie urządzenia według wynalazku. Przy pomiarze wytrzymałości masy formierskiej na
rozciąganie w strefie kondensacji wilgoci na półce 17 stojaka 16 umieszcza się tulejkę pomiarową 7
z zagęszczoną w niej próbką 9. Po ustaleniu tulejki pomiarowej 7 względem półki 17 tak, aby nie
mogła się przesuwać w czasie pomiaru włącza się automatycznie zespół stykowy 10 usytuowany na
zewnętrznej bocznej powierzchni tulejki 7. Powoduje to włączenie układu sterowania 4, który z
kolei włącza silnik 3 przesuwający ramę 18 wraz z piecem 1 w7 dół, do zetknięcia pieca z powierzch¬
nią próbki 9, po czym wyłącza się silnik 3, a następnie włącza zespół pomiarowy 12 połączony z
sondą 13 znajdującą się w płaszczyźnie podziału tulejki pomiarowej 7 i jednocześnie uruchamia
licznik czasu przemieszczania się strefy kondensacji wilgoci 6.
126072
3
Zetknięcie powierzchni pieca 1 nagrzewanego do temperatury wymaganej warunkami
pomiaru z powierzchnią próbki 9 powoduje w próbce 9 badanej masy formierskiej przemieszczanie
się strefy kondensacji wilgoci. W chwili, gdy strefa maksymalnej kondensacji wilgoci dochodzi do
płaszczyzny podziału tulejki pomiarowej- 7 sygnał z sondy 13 osiąga wartość minimalną co
powoduje podanie przez zespół pomiarowy 12 sygnału do układu sterowania 4, który zatrzymuje
licznik czasu przemieszczania się strefy kondensacji wilgoci 6 i uruchamia silnik 3. Silnik 3
powoduje przesuwanie się ramy 18 do góry, a co za tym idzie odsuwanie pieca 1 od powierzchni
próbki 9 i jednocześnie przesuwanie się do góry wspornika 19.
Z chwilą dosunięcia się wspornika 19 do kołnierza tulejki pomiarowej 7, układ sterowania 4
włącza układ pomiaru siły rozciągającej 5. Nacisk wspornika 19 na kołnierz tulejki pomiarowej 7
wywołuje w próbce 9 naprężenie rozciągające powodujące rozerwanie próbki 9 na wysokości
płyszczyzny podziału tulejki pomiarowej 7. Połączony ze wspornikiem 19 przetwornik tensometryczny 2 przekazuje poprzez układ sterowania 4 do układu pomiaru siły rozciągającej 5 impuls
elektryczny o wielkości proporcjonalnej do wielkości działającej siły rozciągającej.
Przy pomiarze wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie w warunkach otoczenia
stosuje się tulejkę pomiarową 8, w której płaszczyzna podziału jest odsunięta na taką odległość, aby
tworząca się ewentualnie strefa kondensacji wilgoci nie doszła do płaszczyzny podziału tulejki
pomiarowej 8 przed zerwaniem próbki 9 mimo oddziaływania pieca 1. Tulejkę pomiarową 8 z
zagęszczoną w niej próbką 9 badanej masy formierskiej umieszcza się na półce 17 stojaka 16.
Po ustaleniu się tulejki pomiarowej 8 względem półki 17 tak, aby nie mogła się przesunąć w
czasie pomiaru, włącza się automatycznie zespół stykowy 11 umieszczony na zewnętrznej bocznej
powierzchni tulejki pomiarowej 8 i połączony z układem sterowania 4. Powoduje to włączenie
układu sterowania 4, który z kolei włącza silnik 3 przesuwając ramę 18 wraz ze wspornikiem 19 do
góry. Z chwilą dojścia wspornika 19 do kołnierza tulejki pomiarowej 8 układ sterowania 4 włącza
układ pomiaru siły rozciągającej 5. Nacisk wspornika 19 na kołnierz tulejki pomiarowej 8 wywołuje
w próbce 9 naprężenie rozciągające powodujące rozerwanie próbki 9 na wysokości płaszczyzny
podziału tulejki pomiarowej 8. Połączony ze wspornikiem 19 przetwornik tensometryczny 2
przekazuje poprzez układ sterowania 4 do układu pomiaru siły rozciągającej 5 impuls elektryczny o
wielkości proporcjonalnej do wielkości działającej siły rozciągającej.
Porównanie obu wyników wytrzymałości na rozciąganie uzyskanych przy użyciu dwu rodza¬
jów tulejek pozwala określić charakterystyczny dla danej masy formierskiej stopień obniżenia się
wytrzymałości na rozciąganie, spowodowany występowaniem strefy kondensacji wilgoci.
Zastrzeżenia
patentowe
1. Urządzenie do pomiaru wytrzymałości masy formierskiej na rozciąganie składające się ze
stojaka wyposażonego w półkę, przesuwnej ramy napędzanej silnikiem elektrycznym i elektry¬
cznego pieca z automatyczną regulacją temperatury, znamienne tym, że wewnątrz stojaka (16)jest
umieszczona przesuwna rama (18), w dolnej części ramy (18) zamieszczony wspornik (19) połą¬
czony z przetwornikiem tensometrycznym (2), który z kolei połączony jest poprzez układ sterowa¬
nia (4) z układem pomiaru siły rozciągającej 5, zaś w środku części stojaka (16) umieszczona jest
półka (17) połączona nierozłącznie ze stojakiem (16), którą wyposażona jest w uchwyty na tulejki
pomiarowe (7 lub 8), natomiast w dolnej części stojaka (16) zamontowanyjest silnik elektryczny (3)
połączony z układem sterowania (4).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że poziomo dzielona tulejka pomiarowa (7)
ma w płaszczyźnie podziału zamontowaną sondę (13) połączoną z zespołem pomiarowym (12),
który poprzez układ sterowania (4) połączony jest z licznikiem czasu przemieszczania się strefy
kondensacji wilgoci (6), a na zewnętrznej bocznej powierzchni tulejki pomiarowej (7) poniżej
płaszczyzny podziału znajduje się zespół stykowy (10) połączony z układem sterowania (4).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że poziomo dzielona tulejka pomiarowa (8)
posiada na zewnętrznej bocznej powierzchni poniżej płaszczyzny podziału zespół stykowy (10)
połączony z układem sterowania (4).
126 072
Fig. 1
126 072
F">2
126 072
Pracownia Poligraficzna UP PRL. Nakład 100 egz.
Cena 100 zł