DD262490A1 - Vorrichtung zur ermittlung von parametern zur beurteilung der metallurgischen qualitaet von gussschmelzen - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Ermittlung von Parametern zur Beurteilung der metallurgischen Qualitaet von Gussschmelzen, die auf dem Gebiet der Giessereiindustrie angewendet werden kann. Erfindungsgemaess besteht die Vorrichtung aus einem Messtiegel zur Aufnahme des schmelzfluessigen Metalls in das ein Thermoelement hineinragt. Das Thermoelement ist durch ein Roehrchen, welches die Verbindung zum Kraftaufnehmer herstellt, geschuetzt. Der Messtiegel befindet sich in einer teilbaren, unten offenen Kokille. Die waehrend der Erstarrung und weiteren Abkuehlung im Inneren des Probekoerpers auftretenden Kraftaenderungen werden durch das Roehrchen auf den Kraftaufnehmer uebertragen. Mit der Vorrichtung laesst sich der Abkuehlungsverlauf gleichzeitig mit den auftretenden Kraftaenderungen mit nur einem Messfuehler auch unter betrieblichen Bedingungen erfassen.
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Qualitätsbeurteilung von Gußlegierungen im schmelzflüssigen Zustand durch die gleichzeitige meßtechnische Erfassung und Auswertung des Abkühlungsverlaufs und der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung in einem Probekörper auftretenden Kräfte.
Die Beurteilung der metallurgischen Qualität von Gußlegierungen erfolgt in der Regel mittels „thermischer Analyse", d.h. über die Aufzeichnung des Abkühlungsverlaufs eines Probekörpers. Ein zweites Verfahren stellt die Erfassung von Vorgängen, die sich im Volumen des Probekörpers vollziehen, dar.
Solche Vorgänge sind einmal die während der Erstarrung und weiteren Abkühlung ablaufenden linearen Längenänderungen des Probekörpers, zum anderen die sich dabei aufbauenden Kräfte und Kraftänderungen.
Eine Kopplung beider Verfahren führt zu erweiterten Möglichkeiten in bezug auf deren Aussagekraft.
Bekannt ist eine von Nandori,G. („Gießerei-Rundschau" 29 [1982] Nr. 9, S. 9-16) entwickelte Vorrichtung zur Ermittlung der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung auftretenden Kraftänderungen.
Der Probekörper (030 x 350mm) wird in eine aus kunstharzgebundenem Formsand gefertigte Form vergossen, der Abkühlungsverlauf über Thermoelement und die Kräfte durch eine Kraftmeßdose mit Hilfe einschweißender Quarzglasübertragungsstäbe gemessen. Die entscheidenden Nachteile dieser Vorrichtung bestehen darin, daß die Formhälften sowie der Eingußtrichter zunächst geklebt und dann mittels Ton abgedichtet werden müssen.
Diese Maßnahmen verkomplizieren den Aufbau der Versuchsanordnung und erweisen sich in.der Praxis, wo es darauf ankommt in kurzen Zeitabständen möglichst viele Proben zu vergießen, als konstruktiv zu aufwendig.
Eine weitere Vorrichtung (SU-Patent 75748) wird von Gwetadse und Mitarbeitern verwendet.
Sie wandeln lineare Längenänderungen mittels einer hydraulischen Kammer in Druckänderungen um. Aus dem in der Literatur (Litejnoje Proizvodstvo 1985 Nr. 10, S. 6-7) mitgeteilten Kurvenverlauf geht jedoch der wesentlichste Nachteil dieser Vorrichtung hervor, der in der Trägheit der hydraulischen Übertragung begündet liegt.
Außerdem ist die Aufzeichnung des Abkühlungsverlaufs in dieser Vorrichtung nicht vorgesehen, weshalb die Aussagekraft des Verfahrens im Sinne der Zielstellung entscheidend eingegrenzt wird.
Ziel der Erfindung ist es, anhand eines Probekörperabgusses die automatische Aufzeichnung und Auswertung der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung auftretenden Kraftänderungen von Gußlegierungen, insbesondere Gußeisen, mit ausreichender Genauigkeit und bei minimalen, unter betrieblichen Bedingungen anwendbaren, technischen Aufwendungen zu realisieren und dabei gleichzeitig den Abkühlungsverlauf des Probekörpers zu verfolgen, um aus den daraus ermittelten Parametern auf die Qualität der zu vergießenden Legierung zu schließen und eventuell notwendig gewordene Korrekturmaßnahmen noch vor dem Vergießen der Schmelze einleiten zu können.
Darlegung des Wesens der Erfindung \.
Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die gleichzeitige Erfassung des Abkühlungsverlaufs und der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung auftretenden Kraftänderungen mit Hilfe von nur einem Meßfühler zu realisieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung aus einer Kokille mit Meßtiegel, in dem sich ein Probekörper befindet, besteht.
Die Kokille ist senkrecht teilbar, unten offen und oben mit einer Verengung als Eingußsystem gestaltet.
Meßtiegel und Kokille sind in einer Hülse gelagert und durch einen aufgeschraubten Metallring, der als Gegenlager ausgebildet ist, eindeutig in ihrer Lage fixiert.
Die Hülse, in der eine Bohrung eingebracht ist, in dem Durchmesser des Probekörpers entspricht, ist mit Öffnungen zur Entlüftung versehen.
Die Kopplung zwischen dem Probekörper und dem Kraftaufnehmer ist durch das Schutzröhrchen für das Thermoelement gegeben.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung kann wie folgt beschrieben werden:
Nach erfolgter Formfüllung setzt die Erstarrung des Probekörpers im oberen Teil der Vorrichtung zuerst ein. Dadurch wird erreicht, daß sich der Probekörper in der Verengung der Kokille „aufhängt".
Der auf die Vorrichtung aufgeschraubte Metallring verhindert dabei eine unkontrollierte Verschiebung der Kokille.
Die während der Erstarrung und weiteren Abkühlung im Innern des Probekörpers auftretenden Kraftänderungen werden durch das Röhrchen auf den Kraftaufnehmer übertragen.
Somit erfüllt das Röhrchen zwei Funktionen. Zum einen schützt esdas Thermoelement vor mechanischer Zerstörung, weshalb dieses wiederverwendet werden kann, zum anderen dient es gleichzeitig als Meßfühler zur Übertragung der Kraftänderungen und ersetzt die in bekannten technischen Lösungen zusätzlich installierten Quarzglasübertragungsstäbe.
Auf diese Weise gelingt es, die Anzahl derfürdie Beurteilung der metallurgischen Qualität der Schmelze notwendigen Meßfühler (ein Thermoelement mit Schutzröhrchen, zwei Übertragungsstäbe) entscheident zu reduzieren (keine Übertragungsstäbe mehr erforderlich), wodurch der unmittelbare Einfluß der Meßfühler auf die Kinetik der Erstarrung des Probekörpers und die damit im Zusammenhang stehende Verfälschung der Meßergebnisse minimiert werden. Die in der Hülse vorgesehenen Öffnungen zur Entlüftung ermöglichen den Austritt der Gießgase.
Die wesentlichsten Vorteile der Vorrichtung bestehen in:
1. Der gleichzeitigen Aufnahme des Abkühlungsverlaufs und der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung auftretenden Kraftänderungen durch einen Meßfühler, wodurch die Verfälschung der Meßergebnisse infolge der Beeinflussung der Erstarrungskinetik der Probe durch die Meßfühler minimiert wird.
2. Der Möglichkeit des schnellen und unkomplizierten Auswechselns des Meßtiegels nach erfolgter Messung aufgrund der senkrechten Teilung der Kokille sowie einer einfachen Schraubverbindung zwischen Metallring und Hülse, wodurch die Zeitspanne zwischen zwei Probeabgüssen im wesentlichen nur von der Dauer der Abkühlung der Probe bestimmt wird.
3. Der automatischen Aufnahme, Auswertung und Ausgabe der Meßergebnisse und der damit verbundenen einfachen Handhabbarkeit der Vorrichtung, die sich ausschließlich auf das Vergießen der Probe und das Auswechseln des Meßtiegels beschränkt.
Die Erfindung soll am nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Meßtiegel 10 zur Aufnahme des schmelzflüssigen Metalls in einer senkrecht teilbaren Kokille 3 gelagert.
In den Meßtiegel lOistvonunten ein durch einQuarzglasröhrchen6(06 χ 0,5 χ 60mm) geschütztes Thermoelement 5 (PtRh30-Pt) eingeführt.
Meßtiegel 10 und Kokille 3 befinden sich in einer Hülse 7 und sind durch einen Metallring 4 eindeutig in ihrer Lage fixiert. Die Verbindung vom Probekörper 1 zum Kraftaufnehmer 9 ist durch das Röhrchen 6 hergestellt.
Der Probekörper 1 (030 χ 270 mm) wird derart vergossen, daß der Badspiegel des flüssigen Metalls nach vollendeter Formfüllung oberhalb der Verengung 2 der Kokille 3 zu liegen kommt.
Aufgrund der Verengung 2 setzt die Erstarrung an dieser Stelle zuerst ein, so daß sich der Probekörper-1 im oberen Teil der Vorrichtung „aufhängt".
Der auf die Hülse 7 aufgeschraubte Metallring 4 verhindert eine Verschiebung der Kokille 3 und bildet das erforderliche Gegenlager.
Das in die Probe 1 hineinragende Thermoelement 5 (00,35 mm) gewährleistet die Aufzeichnung des Abkühlungsverlaufs des — Probekörpers 1 und wird durch das Quarzglasröhrchen 6 vor mechanischer Zerstörung bewährt.
Infolge des Einschweißens des Röhrchens 6 bei der Erstarrung überträgt es gleichzeitig die dabei auftretenden Kraftänderungen im Volumen des Probekörpers 1 auf den mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Kraftaufnehmer 9.
Derauf die Vorrichtung aufgeschraubte Metallring 4 und die Verengung 2 in der Kokille 3 gewährleisten, daß die Kraftänderungen ausschließlich auf den Kraftaufnehmer 9 wirksam und nicht etwa durch ein Verrutschen der Kokille 3 teilweise abgebaut werden.
Um den Austritt der Gießgase zu erlauben, sind in der Hülse 7 entsprechende Öffnungen zur Entlüftung (Schlitze: 120 χ 14mm) vorgesehen.
Die in Abhängigkeit von der Zeit auftretenden Kraftänderungen werden als elektrisches Signal an einen Analog-Digital-Wandler weitergegeben, der gleichzeitig die vom Thermoelement 5 abgegebene Thermospannung empfängt.
Im Analog-Digital-Wandler erfolgt eine Verstärkung der Eingangssignale sowie deren Digitalisierung.
Die ausgegebenen digitalen Meßwerte werden dann von einem Prozeßrechner des Typs MC-80 in einer softwaremäßig vereinbarten Taktzeit übernommen, abgespeichert und der weiteren Auswertung zugeführt.
Die Ausgabe der Meßergebnisse kann aufgrund der automatischen Auswertung durch den Rechner in kürzester Zeit über Bildschirm oder nachgeschaltete Peripheriegeräte erfolgen.
Die konstruktiv einfache Gestaltung der Vorrichtung (teilbare Kokille 3, Steckverbindung zwischen der Kokille 3 und der Hülse 7, Schraubverbindung zwischen der Hülse 7 und dem Metallring 4) ermöglicht ein schnelles Auswechseln des Meßtiegels 10, wodurch die Zeitspanne zwischen zwei Probeabgüssen im wesentlichen nur von der Dauer der Abkühlung der Probe 1 abhängig ist. Aufgrund der automatischen Meßwertabfrage, -Übernahme und -verarbeitung der Vorrichtung ausschließlich auf das Auswechseln des Meßtiegels 10 und das Vergießen der Probe 1.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Ermittlung von Parametern zur Beurteilung der metallurgischen Qualität von Gußschmelzen durch die Erfassung des Abkühlungsverlaufs und die während der Erstarrung und weiteren Abkühlung in einem Probekörper auftretenden Kraftänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Meßtiegel (10) zur Aufnahme des schmelzflüssigen Metalls ein Thermoelement (5) hineinragt, das durch ein Röhrchen (6), welches die Verbindung zum Kraftaufnehmer (9) herstellt, geschützt ist und sich der Meßtiegel (10) in einer Kokille (3), die in einer Hülse (7) gelagert und durch einen Metallring (4) fixiert ist, befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (3) teilbar, unten offen und oben mit einer Verengung (2) als Eingußsystem gestaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Hülse (7) aufgeschraubte Metallring (4) als Gegenlager ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) mit Öffnungen zur Entlüftung und einer Bohrung (8), die dem Durchmesser des Probekörpers (1) enspricht, versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (6), einmal das Thermoelement (5) vor mechanischer Zerstörung schützt, zum anderen aber gleichzeitig den Übertragungsstab für die Erfassung der während der Erstarrung und weiteren Abkühlung auftretenden Kraftänderungen darstellt.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0377076A3 (de) * | 1988-11-09 | 1990-11-22 | Heraeus Kulzer GmbH | Schmelzmulde für das Erschmelzen von Metall |
| CN103962794A (zh) * | 2013-01-25 | 2014-08-06 | 楚天科技股份有限公司 | 一种灌针组件的制造方法、针管套及灌针组件 |
-
1987
- 1987-05-22 DD DD30301687A patent/DD262490A1/de not_active IP Right Cessation
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