Analysis and assessment of foundry moulding sand preparing process using the dynamic power measurement method

• Autorzy: Ziółkowski E. , Wrona R. , Smyksy K.

Warianty tytułu

PL

Analiza i ocena procesu sporządzania odlewniczych mas formierskich metodą dynamicznego pomiaru mocy

• Konferencja: International Conference "Development Trends in Mechanization of Foundry Processes" (5 ; 14-16 October 2010 ; Inwałd, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Preparation of moulding sand is a key process, determining the final quality of casting products. Special requirements are imposed at stabilising and optimising the parameters of the moulding sand so that it should maintain its properties required for moulding. These requirements can be satisfied as long as specialised mixing systems are used to prepare and control the sand mixing processes. The key elements of the system include sand mixers supported by dedicated measuring equipment operating in accordance with the approved control methods. Methods employed to determine the key properties of sand mix include the methods applied in on-line mixing control systems. The author’s research to date has led to the development of a method whereby the sand quality indicator is defined by a dynamic power demand signal from the mixer system. This study provides the selected measurement data, showing power consumption by the driving units in a prototype turbine mixer, used in laboratory conditions. The experimental programme utilises a state-of-the-art microprocessor system for measuring the parameters having relevance to power consumption by the mixer drive. Measurement signals of power demand by a paddle stirrer and a rotor are analysed. Testing was done for variable moisture content in moulding sands containing different kind of bentonite and for variable mixer pan loads. The methodology is supported by measurements of sand properties by conventional methods. The complete set of data and interrelations holding between them is utilised to describe the investigated processes in terms of dynamic systems, in accordance with the rules of automation. Attention is given to practical applications of the power measurement method in the analysis of mixing dynamics, in control of water-feeding system and in evaluation of energy demand for the process. The proposed methodology enables the comprehensive evaluation and selection of constructional parameters of devices of sand preparation systems.

PL

Istotnym procesem w technologii wykonania odlewów, decydującym o ich jakości, jest sporządzanie masy formierskiej. Szczególne wymagania dotycza stabilizacji i optymalizacji parametrów masy, określających jej właściwości i przydatność do wykonania form odlewniczych. Spełnienie tych wymagań zależy od zastosowanych systemów sporządzania i sterowania procesem mieszania składników masy oraz konstrukcji zastosowanych mieszarek. Podstawowym układem w systemie są mieszarki mas oraz współpracujące oprzyrządowanie pomiarowe, działające według określonych metod badawczych. Spośród metod służących do określania istotnych właściwości mas formierskich, wyróżnia się metody stosowane w układach sterowania on-line zasadniczym procesem mieszania mas. Na podstawie autorskich badań zdefiniowano metodę, w której miernikiem oceny jakości masy jest dynamiczny sygnał poboru mocy przez układy mieszające masę. W artykule przedstawiono wybrane wyniki pomiaru poboru mocy przez zespoły napędu prototypowej, laboratoryjnej mieszarki wirnikowej. W badaniach wykorzystano nowoczesny mikroprocesorowy system do pomiarów zbiorów parametrów charakteryzujacych pobór mocy przez napęd mieszarki. Przeprowadzono analizę uzyskanych sygnałów pomiaru mocy napędu mieszadła łopatkowego oraz wirnika. Badania wykonano przy zmianie stopnia nawilżenia mieszanych mas formierskich z bentonitem (różne gatunki) oraz przy zmiennym napełnieniu misy mieszarki. Dopełnieniem metodyki badawczej były pomiary właściwosci masy metodami klasycznymi. Pełny zbiór danych i ich wzajemnych zależności posłużył do opisu badanych procesów w ujęciu systemów dynamicznych zgodnie z regułami automatyki. Zwrócono uwagę na praktyczne mozliwości wykorzystania sygnału poboru mocy: w analizie dynamiki procesu mieszania, w sterowaniu procesem dozowania wody do masy formierskiej oraz w ocenie energochłonności procesu. Zaproponowana metodyka umożliwia takze kompleksowa ocene i dobór parametrów konstrukcyjnych urządzeń systemów sporzadzania masy.

Słowa kluczowe

EN

foundry processes; preparing of moulding sand; dynamic power measurement of mixer's drive systems

PL

procesy odlewnicze; przygotowanie masy formierskiej; pomiar dynamiczny mocy układów napędowych miksera

• 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: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 3
• Strony: 953--961
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Ziółkowski E.

autor

Wrona R.

autor

Smyksy K.

• FACULTY OF FOUNDRY ENGINEERING, AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 30-059 KRAKÓW, 23 REYMONTA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] L. Bodzon, J. Danko, L. Zurawski, Basics of foundry machinery theory. Machines for preparing of moulding materials and moulding sand. University lectures No. 919, AGH-UST Publishers, Cracow 1984, (in Polish).
• [2] S. Ciskowski et al., Selected applications of ultrasonic method for moulding sand examination. Archives of Foundry 7, 2, 101-106 (2007).
• [3] A. Fedoryszyn, Cz. Rudy, Parameters and processes of synthetic sand rebonding in turbine mixers. Archives of Metallurgy and Materials 52, 3, 415-419 (2007).
• [4] E. Fleming, W. Tilch, Formstoffe und Formverfahren. DVfG, Leipzig-Stuttgard 1993.
• [5] J. Gaede, T. Gołab, Modern installations for preparing moulding sands. Przeglad Odlewnictwa 56, 7-8, 348-350 (2006)(in Polish).
• [6] M. Gregoraszczuk, Foundry Machinery. WND AGH, Kraków 2002 (in Polish).
• [7] K. Smyksy, R. Wrona, E. Ziółkowski, Analysis of power demand signal in laboratory rotary mixer. Archives of Foundry Engineering 10, 2, 151-154 (2010).
• [8] J. Szopa et al., Possibilities of application of mixer power consumption measurements for control of the moulding sand preparation process of with using of Amstrad CPC 6128. Proceedings of XIV Scientific Symposium on the occasion of The Foundryman Day ‘88. Part II. AGH-UST Publishers, 207, Cracow 1988, (in Polish).
• [9] W. Qiang et al., Greensand control: a new method of the online determination of the moulding sand moisture with infra-red spectrum. Foundry Trade Journal 180, 3631, 37-38 (2006).
• [10] R. Wrona, A. Fedoryszyn, K. Smyksy, E. Ziółkowski, The principle of technological model creation of moulding sand preparing subsystem. Proceedings of XXV Scientific Conference on the occasion of The Foundryman Day ‘2001. Faculty of Foundry Engineering AGH-UST, 65-69, Cracow 2001 (in Polish).
• [11] R. Wrona, E. Ziółkowski, W. Ptak, An analysis of selected systems of continous power consumption measurement in casting devices. Archives of Foundry 4, 18 (2/2), 521-526 (2006).
• [12] R. Wrona, E. Ziółkowski, K. Smyksy, Monitoring of power demand of foundry machinery, using the example of paddle mixers. Archives of Foundry Engineering 8, 1, 177-182 (2008).
• [13] R. Wrona, E. Ziółkowski, K. Smyksy, Relationship between power factors of mixer drive and selected technological parameters. Archives of Foundry Engineering, 8, spec. iss. 1, 343-346 (2008).
• [14] 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).
• [15] J. Zych, Monitoring the thixotropic effect in water-clay slurry system used as a binder for moulding sands. Archives of Metallurgy and Materials 52, 3, 435-440 (2007).
• [16] http//www. dozamet.pl
• [17] http//www.eirich.com
• [18] http//www.simpsongroup.com
• [19] http//www.technical.com.pl
• [20] http://www.kuenkel-wagner.com
• [21] http//www.disagroup.com
• [22] Webac GmbH brochures