粘土砂有效膨潤(rùn)土自動(dòng)測(cè)定方法及質(zhì)量控制系統(tǒng)研究.pdf

1、粘土砂型鑄造是鑄造生產(chǎn)的主要方法，被廣泛應(yīng)用于鑄鐵件、鑄鋁件和鑄鋼件的生產(chǎn)，其用量約占鑄件生產(chǎn)總量的70％～80％。目前，粘土砂鑄造在汽車(chē)鑄鐵件生產(chǎn)中占有主導(dǎo)地位，大批量造型線式生產(chǎn)是主要生產(chǎn)方式。實(shí)際生產(chǎn)中影響粘土砂型鑄件質(zhì)量的因素較多，其中粘土型砂質(zhì)量是影響鑄件生產(chǎn)質(zhì)量的主要因素之一，有效地控制粘土型砂質(zhì)量對(duì)于粘土砂鑄造質(zhì)量控制具有重要意義。
　　 本文從研究大規(guī)模生產(chǎn)條件下粘土型砂性能的影響因素入手，研究探索了“型砂組分－

2、粘土型砂性能”和“粘土型砂性能－鑄件缺陷率”之間的關(guān)系；從“粘土舊砂有效膨潤(rùn)土含量快速自動(dòng)測(cè)定”和“多功能粘土砂型鑄造質(zhì)量管理系統(tǒng)”兩方面研究了流水線生產(chǎn)過(guò)程中型砂性能控制和鑄件缺陷率降低的方法。
　　 為了獲得穩(wěn)定的鑄件質(zhì)量，本文系統(tǒng)分析了粘土型砂性能的影響因素。著重研究了舊砂性能、型砂組分、殘留芯砂含量、環(huán)境溫度和舊砂溫度對(duì)型砂性能的影響，優(yōu)化了造型生產(chǎn)線的型砂配方。以大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)為依據(jù)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析方法，分析了型砂組分與

3、型砂性能、型砂性能與鑄件缺陷率之間的相互關(guān)系。建立了“型砂性能Y－型砂組分X”關(guān)系系列方程Y=a0+a1X1+a2X2+a3X3，包括緊實(shí)率Y1、透氣性Y2、濕壓強(qiáng)度Y3、熱濕拉強(qiáng)度Y4、剪切強(qiáng)度Y5等型砂性能與型砂組分（含水量X1、有效膨潤(rùn)土含量X2、有效煤粉含量X3）間的關(guān)系方程。建立了“鑄件缺陷率Z－型砂性能Y”關(guān)系系列方程Z=b0+b1Y1+b2Y2+b3Y3+b4Y4+b5Y5，包括砂孔率Z1、氣孔率Z2、漏箱率Z3和粘砂率Z

4、4等鑄件缺陷率與型砂性能（緊實(shí)率Y1、透氣性Y2、濕壓強(qiáng)度Y3、熱濕拉強(qiáng)度Y4、剪切強(qiáng)度Y5）間的關(guān)系方程，提出了控制鑄件缺陷的措施。
　　 為了實(shí)現(xiàn)造型生產(chǎn)線型砂的有效膨潤(rùn)土含量的快速測(cè)定，本文發(fā)明了基于計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)的舊砂有效膨潤(rùn)土含量自動(dòng)測(cè)試新方法。該方法利用淡藍(lán)色和深藍(lán)色的R/G/B三通道感光程度的差別，將彩色滴斑圖像分解為三通道灰度圖像，并對(duì)灰度圖像進(jìn)行灰度值減法運(yùn)算、灰度變換、閾值分割、提取外圈淡藍(lán)色暈圈和內(nèi)圈藍(lán)

5、斑，計(jì)算外圈淡藍(lán)色暈圈和內(nèi)圈藍(lán)斑面積，實(shí)現(xiàn)有效膨潤(rùn)土含量的自動(dòng)化測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)內(nèi)圈藍(lán)斑與外圈淡藍(lán)色暈圈的面積比值達(dá)到預(yù)設(shè)值15％后，判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算吸藍(lán)量值和粘土舊砂有效膨潤(rùn)土的含量值。
　　 研究開(kāi)發(fā)了基于計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別技術(shù)的有效膨潤(rùn)土含量自動(dòng)快速測(cè)定儀。儀器采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別系統(tǒng)，利用市場(chǎng)上成熟的蠕動(dòng)泵、電磁攪拌器和小型步進(jìn)電機(jī)作為主要零部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定的特點(diǎn)。儀器由攪拌

6、部件、移液部件、圖像采集部件和處理器等部分組成。攪拌部件由帶加熱裝置的電磁攪拌器完成待滴定試液的加熱及攪拌過(guò)程；移液部件由微型蠕動(dòng)泵完成移液、滴定過(guò)程；圖像采集部件由步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)和微型攝像頭組成，保證了滴定及檢測(cè)的同時(shí)進(jìn)行；整套自動(dòng)測(cè)定儀的運(yùn)行過(guò)程由處理器全自動(dòng)控制完成，主要用于鑄造生產(chǎn)線上的粘土舊砂有效膨潤(rùn)土含量的測(cè)定，也可用于各類(lèi)膨潤(rùn)土產(chǎn)品生產(chǎn)單位測(cè)定膨潤(rùn)土吸藍(lán)量。
　　 研究構(gòu)建了多功能粘土砂型鑄件質(zhì)量管理系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)選相應(yīng)

7、的軟件開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，建立了鑄件缺陷、型砂性能數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)與質(zhì)量管理系統(tǒng)的連接。根據(jù)質(zhì)量管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)，以 “型砂組分－粘土型砂性能”和“粘土型砂性能－鑄件缺陷率”數(shù)學(xué)關(guān)系模型為核心，配合型砂性能與鑄件缺陷數(shù)據(jù)庫(kù)，完成質(zhì)量管理系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)維護(hù)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)查詢模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)分析模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)、鑄件缺陷查詢分析、型砂性能預(yù)測(cè)調(diào)整等多種功能。