A new method for the measurement of flowability of green moulding sand

• Autorzy: Bast J.

Warianty tytułu

PL

Nowa metoda pomiaru płynności klasycznej masy formierskiej

• Konferencja: International Conference Development Trends in Mechanization of Foundry Process (6 ; 5-7.09.2013 ; Inwałd, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The production of castings by green sand moulds is a very important method for the manufacture of final products for different sectors of industry. In this green sand moulding process the quality of castings depends strongly on the quality of the mould, which in turn is determined by parameters such as the type of foundry machine, the characteristics of the moulding sand and the specifications of the patterns. The mould’s stability for use casting is achieved by filling and compacting moulding sand. This means, that the clay-bonded moulding sand is changed from the free flowing to the compacted state. In this process flowability is a very important parameter. Therefore, a variety of methods for the determination of flowability have been in use. However, it is fair to say that these methods do no longer meet the requirements of the modern moulding process. This paper introduces a new method for the determination of flowability of clay-bonded moulding sand using a specifically designed type of density sensor that was developed by a research team led by Professor Jürgen L. Bast at the Mechanical Department of Technical University Bergakademie Freiberg. The high levels of accuracy in the determination of flowability that this method is capable of achieving have been tested and indeed proven by varying sand parameters such as water and clay content, grain composition, mixing time, and compaction pressure. A further innovative characteristics of this new method of sensor-based flowability measurement is the possibility of using the sensor not only for the lab-based testing of sands but in the actual mould during the production process in the foundry, which allows to determine whether the sand in the mould has the required qualities based on real-time flowability measurements.

PL

Produkcja odlewów w formach wilgotnych jest bardzo ważna metodą w wytwarzaniu finalnych wyrobów w wielu dziedzinach przemysłu. W procesie formowania ”na wilgotno” jakość odlewów zależy istotnie od jakości formy, która z kolei jest określona przez takie parametry jak: rodzaj maszyny formierskiej, charakterystyka masy formierskiej oraz parametry modeli. Stabilność formy odlewniczej jest osiągana podczas wypełniania przestrzeni technologicznej oraz zagęszczania masy formierskiej. Oznacza to zmiane stanu masy formierskiej od stanu luźno usypanego do stanu zagęszczonego. W tych procesach płynność masy jest bardzo ważnym parametrem. Dlatego też, stosowanych jest wiele metod określania płynności masy. Trudno jest jednak stwierdzić, że metody te spełniają wymagania nowoczesnych procesów formowania. W artykule zaprezentowano nową metodę określania płynności mas z lepiszczem, wykorzystującą specjalnie zaprojektowany czujnik zagęszczenia - opracowany w zespole badawczym kierowanym przez Profesora Jürgena Basta na Wydziale Mechanicznym Uniwersytetu Technicznego (Akademii Górniczej) we Freibergu. Wysoki poziom dokładności określania płynności, który może być osiągany w tej metodzie, został wykazany badaniami testowymi, przy zmiennych parametrach: wilgotności masy i zawartości lepiszcza, składu ziarnowego osnowy, czasu mieszania masy oraz wartościach nacisków podczas zageszczania. Kolejne cechy innowacyjne tej nowej metody określania płynności z zastosowaniem wspomnianych czujników to możliwość jej wykorzystania nie tylko w warunkach badan laboratoryjnych masy, ale również podczas procesu wytwarzania form w odlewni. Umożliwia to określenie w czasie rzeczywistym, czy masa wykorzystywana w procesie formowania ma wymagana jakość.

Słowa kluczowe

EN

Clay-bonded moulding sand; compactability; flowability; measurement methods

PL

metody pomiaru masy formierskiej; kompatybilność; płynność; metody pomiaru

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 3
• Strony: 945--952
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bast J.

• TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany

Bibliografia

• [1] J. Bast, W. Simon, E. Abdullah, Investigation of cogs defects reason in green sand moulds. Archives of Metallurgy and Materials 55, 3, 749-755 (2010).
• [2] Kadauw, J. Bast, D. Fiedler, I. Betchvaia, H. C. Saewert, Computer simulation of squeeze moulding and validation of results using industrial computer tomography (ICT), Archives of Metallurgy and Materials 52, 3, 733-490 (2007).
• [3] E. Ziółkowski, R. Wrona, K. Smyksy, Some aspects of monitoring of foundry moulding sands preparation process. Archives of Metallurgy and Materials 54, 2, 399-411 (2009).
• [4] E. Flemming, W. Tilch, Formstoffe und Formverfahren. Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig - Stuttgart 1993.
• [5] M. Ślazyk, K. Smyksy, Analysis of basic phenomena occurring in the vacuum-assisted moulding process. Archives of Metallurgy and Materials 52, 3, 453-469 (2007).
• [6] K. Te Nijenhuis, G. H. Mc Kinley, S. Spiegelberg, H. A. Barnes, N. Aksel, L. Heymann, J. A. Odell, Non-Newtonian Flows, in: C. Tropea, A. L. Yarin, J. F. Foss, Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics, Springer-Verlag, Berlin, 2007.
• [7] T. van Vliet, J. Lyklema, Rheology, in: L. Lyklema, Particulate Colloids, Elsevier, Amsterdam, 2005.
• [8] Y. Forterre, O. Pouliquen, Flows of dense granular media. Ann. Review Fluids-Mech., 2008.
• [9] D. Schulze, Pulver und Schüttgüter - Fließeigenschaften und Handhabung, Springer-Verlag. Berlin - Heidelberg, 2009.
• [10] A. W. Jenike, Gravity flow of bulk solids. Bull. No. 108, Engng. Exp.
• [11] G. Böhme, Stromungsmechanik nicht-newtonscher Fluide. Stuttgart Teubner Verlag, Stuttgart, 1981.
• [12] B. Uttera, R. P. Behringer, Transients in sheared granular matter, The European Physical Journal 14, 373-380 (2004).
• [13] A. Rudert, Experimentelle und Numerische Untersuchung des Kernformstofffließens, Dissertation, TU Bergakademie Freiberg, 2010.
• [14] R. Schwarze, J. Bast, W. Tilch, A. Rudert, W. Simon, H. Belfaqir, Modellierung des Kernformstofffließens als nichtnewtonsche Fluidströmung, TU Bergakademie Freiberg, DFG-Projekt, Abschlussbericht, (2008).
• [15] Malaschkin, Erarbeitung von Qualitatskriterien zur Einsch atzung des Wirkungsgrades von Formmaschinen, Dissertation, TU Bergakademie Freiberg, 2002.
• [16] M. Roscoe, Stress-strain behaviour of soil, Oxfordshire, 1972.
• [17] A. Schröder, Qualitätssicherung beim Gießen in verlorenen Formen. Gießerei 69, 21, (1982).
• [18] H. G. Levelink, H. van den Berg, E. Frank, Kriterien der Sandqualität für moderne Formanlagen, Gießerei 62, 1, (1975).
• [19] F. Hofmann, Tongebundene Formsande. Taschenbucher, Gießerei-Verlag, Dusseldorf, 1975.
• [20] G. M. Orlov, Influence of flowability on mould squezeeng process and method of flowability determination, (in Russian). Litiejnoje Proizvodstwo, 8, (1964).
• [21] H. G. Levelink, Das Trennen des Modells von der Gießform. Gießerei 50, 18, (1968).
• [22] Fließbarkeitsmessung, Georg Fischer Katalog für Formstoffpr ufgerate des Unternehmens Georg Fischer AG Schweiz.
• [23] D. Boenisch, N. Ruhland, Nassgussformen durch sinkende Verformbarkeit gefährdet. Gießerei 74, 4, (1987).
• [24] J. Bast, A. Malaschkin, Verfahren zur Qualitatssicherung und Qualitatskontrolle von Gießformen aus tongebundenen Formstoffen, Patent DE 10046491 C1.