A mathematical 3D model is presented, fully describing the impulse compaction process of moulding sands. The model is based on the models of the impulse head dynamics as well as of the deformation and compaction processes of moulding sand. The deformation and compaction processes were modelled on the grounds of the viscoelastic rheological model of moulding sand. It was found that knowing the and coefficients characterising viscous and elastic properties of moulding sand makes the necessary and sufficient condition for simulation testing of the developed model. The coefficients can be determined by ultrasonic testing of moulding sand. The simulation and experimental research of the impulse compaction process proved that the developed model describes the impulse compaction process very well.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The basic pre-requisite for modelling the deformation process of a real material is knowing its rheological model. An analytical description of the material’s rheological characteristics is very difficult and in many cases simply impossible, so it is suggested to apply the time characteristics method for identifying rheological models of disintegrated media. A rheological model can be identified on the ground of a step-like characteristics that represents time dependence of unit pressures in the material under examination, generated by step load. Parameters of the rheological model can be determined on the ground of experimental relationships. Approximation of the coefficients kC(δ) and kT (δ) that define elastic and viscous properties was performed using the vL = f (δ) function that represents the relationship between the ultrasonic wave velocity in the medium and its densification degree, to be determined in ultrasonic tests. The comparative analysis of the simulation and experimental results has proved that the developed identification method makes it possible to determine a rheological model that precisely describes the rheological characteristics of disintegrated media, both in a quantitative and qualitative way.
PL
Podstawowe wymaganie modelowania procesu odkształcania materiału rzeczywistego w czasie stanowi znajomość jego modelu reologicznego. Analityczny opis charakterystyki reologicznej materiału jest bardzo trudny a w wielu przypadkach wręcz niemożliwy, dlatego do identyfikacji modeli reologicznych ośrodków rozdrobnionych zaproponowano zastosowanie metody charakterystyk czasowych. Model reologiczny można zidentyfikować na podstawie charakterystyki skokowej, która przedstawia zależność zmian nacisków w badanym materiale w funkcji czasu, wywołanych obciążeniem zrealizowanym w sposób skokowy. Parametry modelu reologicznego można wyznaczyć na podstawie zależności określonych w sposób eksperymentalny. Do aproksymacji zależności przedstawiających współczynniki kC (δ) i kT (δ) określające właściwości sprężyste i lepkie zastosowano zależność vL = f (δ), przedstawiającą zależność prędkości fali ultradźwiękowej w ośrodku w funkcji stopnia jego zagęszczenia, którą można wyznaczyć na podstawie badań ultradźwiękowych. Analiza porównawcza wyników badań symulacyjnych i eksperymentalnych wykazała, że opracowana metodyka identyfikacji umożliwia wyznaczenie modelu reologicznego, który dokładnie opisuje zarówno pod względem jakościowym jak również ilościowym, charakterystykę reologiczną ośrodków rozdrobnionych.
Przedstawiono nową metodę wyznaczania zawartości aktywnego lepiszcza L w masie formierskiej. Metoda opiera się na badaniu ultradźwiękowym masy, pozwalającym na określenie czynnika kc, charakteryzującego jej właściwości plastyczne. Znając postać funkcji L = f (kc) i wilgotność masy W, można wyznaczyć wartość L, posługując się zależnością L = f( kc, W). Zaletą zaprezentowanej metody jest jej prostota i krótki czas pomiaru.
EN
A new method is presented for active binder content evaluation L in moulding sand. The evaluation is based on ultrasonic research of the moulding sand, which permits determining the kc factor that characterises elastic properties of the sand. Knowing the L = f(kc) relationship and the humidity of the sand W it is possible to determine the active binder content from reference characteristics L = f(kc,W). The main advantage of the presented method is simple and short-time measurement.
Zaprezentowano model matematyczny w pełni opisujący proces dynamicznego prasowania mas formierskich. Podstawę do opracowania tego modelu stanowiły modele dynamiki głowicy prasującej z szybkobieżnym napędem pneumatycznym oraz procesów deformacji i zagęszczania masy formierskiej. Do modelowania procesu deformacji i zagęszczania masy formierskiej przyjęto lepko-sprężysty model reaologiczny masy formierskiej.
EN
A mathematical model describing entirely the process of the dynamic pressing of moulding sand is presented in this article. The base of this model were the models of dynamics of the pressing head avec a high-speed pneumatic drive as well as the models of deformation and compacting of moulding sand. For the modeling of deformation and compacting of moulding sand a viscous-elastic rheologic model of the sand was assumed.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano nowoczesne metody dynamicznego zagęszczania mas formierskich - impulsową oraz prasowanie płytą. Opisano nowe głowice do dynamicznego zagęszczania mas formierskich, których podstawowym elementem jest samoczynny, pneumatyczny zawór impulsowy. Dzięki temu zaworowi głowice dynamicznie prasujące, charakteryzują się dużą dynamiką wewnętrzną, pozwalającą uzyskiwać wysoki stopień zagęszczania mas formierskich. Zaprezentowano także model matematyczny procesu dynamicznego zagęszczania mas formierskich oraz wybrane wyniki badań symulacyjnych tego modelu.
EN
Up-to-date moulding sand dynamic squeezing methods have been presented - impulse process and squeezing with a pressing plate. A new squeezing head with self-acting, pneumatic impulse valve has been described. This valve ensures high internal dynamics and high denscning degree of moulding sand. A mathematical model of dynamic moulding sand squeezing and selected results of simulation research of this model have been presented as well.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano nową metodę oceny zawartości lepiszcza aktywnego w masie formierskiej. Podstawę do oceny zawartości lepiszcza aktywnego w masie stanowią badania ultradźwiękowe masy. Umożliwiają one wyznaczenie współczynnika kC charakteryzującego własności sprężyste masy formierskiej. Na podstawie zależności L=f(kC) oraz znajomości wilgotności badanej masy formierskiej można z charakterystyk wzorcowych L=f(kC,W) określić zawartość lepiszcza aktywnego w masie. Do podstawowych zalet opracowanej metody należy prosty i w krótkim czasie realizowany pomiar.
EN
A new method is presented for active binder content evaluation in moulding sand. The evaluation is based on ultrasonic research of the moulding sand, which permits determining the kC factor that characterises elastic properties of the sand. On the ground of the L = f(kC) relationship and the known humidity of the sand it is possible to determine the active binder content from reference characteristics L = f(kC,W). The main advantage of the presented method is simple and short-time measurement.
Zaprezentowano model matematyczny procesu dynamicznego prasowania mas formierskich. Zastosowanie opracowanego modelu do badań symulacyjnych wymaga jedynie znajomości współczynników kc i kt charakteryzujących właściwości reologiczne masy formierskiej, związane ze sprężystością i lepkością; można je określić na podstawie wyników badań ultradźwiękowych masy formierskiej. Wyniki badań symulacyjnych ww. modelu matematycznego pozwalają na ocenę dynamiki i skuteczności procesu prasowania masy. Skuteczność procesu dynamicznego prasowania można oceniać na podstawie znajomości wartości nacisku pu (wynikającego z umocnienia masy), który jest równoważny wytrzymałości masy zależą od wilgotności masy; wilgotność decyduje bowiem o właściwościach reologicznych masy, które wywierają decydujący wpływ na przebieg procesu jej deformacji i zagęszczania.
EN
A mathematical model of the dynamic process of the pressing of moulding sand is presented. For utilizing the developed model one needs nothing more than to know the values of the parameters kr and kj, which charaktenze the rheologic properties of moulding sand and which are connected with their elasticity and viscosity; they can be determined on the ground of the results of ultrasonic testing of moulding sand. The results of the simulation's investigations of the above mentioned model allows us to estimate the dynamics and efficacity of the pressing's process of moulding sand. The efficacity of the dynamic pressing can be estimated knowing the value of the pression coefficient pu (which results from the enforcing of the sand), being equivalent to the strength the sand gains after its compaction. The effects of the dynmic pressing depends essentially from the moisture of the sand; the moisture decides namely on the rheological properties of the moulding sand, which influences decisively on the run of processes of its deformation and compaction.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Scharakteryzowano automatyczne linie formierskie. Omówiono podstawowy węzeł technologiczny linii formierskich - automaty formierskie. Stwierdzono, że obecnie w automatach formierskich do zagęszczania mas formierskich korzysta się z dynamicznej odmiany prasowania. Zaprezentowano nowe konstrukcje głowic formierskich -- impulsową i dynamicznie prasującą - opracowane w Labaratorium Podstaw Automatyzacji Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Przedstawiono model matematyczny procesu dynamicznego prasowania oraz wybrane wyniki badań symulacyjnych tego modelu.
Omówiono wyniki badań procesów dynamicznego zagęszczania mas formierskich - impulsowego oraz dynamicznego prasowania. Na podstawie analizy uzyskanych wyników badań stwierdzono, że sposób realizacji dynamicznego zagęszczania mas formierskich nie ma wpływu na jego efekty. Wykazano, że na proces impulsowego zagęszczania mas formierskich nie wpływa zjawisko filtracji przez masę sprężonego powietrza, które ją zagęszcza, a które to zjawisko jest uwzględniane w opisach procesu impulsowego. Przedstawione wyniki badań dowodzą o dużej dynamice wewnętrznej jednozaworowej głowicy impulsowej oraz o bardzo dobrej skuteczności zagęszczania, o czym świadczy twardość form, wynosząca około 86 jednostek.
EN
In the paper, the results of research on dynamic moulding sand compacting by impulse and dynamic pressing are discussed. On the basis of the results' analysis it was established that the way the process of dynamic moulding sand compacting is conducted does not influence its effects. It was proved that the process of impulse moulding sand is not influenced the filtration of compressed air through the moulding sand. The results presented evidence a considerable internal dynamics of a single-valve impulse head and very high effectiveness of sqeezing demonstrated by the mould hardness being as high as 86 units.
Zaprezentowano udarowy napęd z samoczynnym zaworem impulsowym. Do opisu dynamiki siłownika przyjęto model sformułowany przez E.W. Gerc. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych siłownika szybkobieżnego. Uzyskane wyniki badań świadczą o prawidłowym opisie analitycznym dynamiki siłownika. Wykazano, że siłowniki szybkobieżne uzyskują wielokrotnie większe osiągi w porównaniu do siłowników typowych.
EN
In the paper, a high-speed drive with a self-acting impulse valve is presented. Cylinder dynamics is described using the mathematical model created by E.W. Gere. Results of simulation and experimental research of the high-speed cylinder are also presented here. The obtained results evidence correctness of the analytical description of cylinder dynamics. It was demonstrated that performances reached by the high-speed cylinders are many times higher in comparison to those of typical cylinders.
Zaprezentowano wyniki badań głowic do dynamicznego zagęszczania mas formierskich - impulsowej oraz dynamicznie prasującej. Przedstawiono model matematyczny procesu dynamicznego prasowania mas formierskich oraz wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych procesu prasowania. Analiza zaprezentowanych wyników badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych pozwala na stwierdzenie, że opracowany model bardzo dobrze opisuje proces dynamicznego prasowania. Przedstawiono wyniki badań skuteczności zagęszczania mas formierskich głowicami: impulsową i dynamicznie prasującą z użyciem płaskiej płyty modelowej oraz płyty z modelem "grzebieniowym". Twardość powierzchniowa form zagęszczanych z użyciem płaskiej płyty modelowej, wynosząca TA ~ 90 jednostek, świadczy o bardzo dobrej skuteczności procesów dynamicznego zagęszczania. Wykazano, że podstawowy wpływ na skuteczność dynamicznego zagęszczania masy formierskiej w wąskich wnękach modeli odlewniczych ma dynamika głowicy formierskiej oraz wymiary geometryczne wnęk.
EN
Results of a research on impulse and dynamically pressing heads, used for dynamic thickening of moulding sands, are presented in the paper. A mathematical model of the process of dynamic pressing of moulding sands as well as results of simulation and experimental research of the pressing process are presented. The analysis of the presented results justifies the conclusion that the elaborated model describes the dynamic pressing process very precisely. Results of a research on effectiveness of moulding sand thickening are presented to compare an impulse head with a dynamically pressing one
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Do realizacji procesów technologicznych wymagających dużych wartości prędkości ich wykonania mogą być stosowane między innymi szybkobieżne napędy pneumatyczne, pozwalające na uzyskiwanie prędkości ruchu tłoka rzędu 10-15m/s. Taki nowy napęd został opracowany w Laboratorium Podstaw Automatyzacji Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej we Współpracy z Ośrodkiem Badawczo - Rozwojowym Elementów i Układów Pneumatyki w Kielcach. Analiza wyników badań symulacyjnych i eksperymentalnych wykazała, że do opisu jego dynamiki można zastosować model matematyczny E.W. Gerc.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano model matematyczny procesu dynamicznego prasowania mas formierskich. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych opracowanego modelu oraz badań eksperymentalnych procesu prasowania mas formierskich. Analiza wyników badań symulacji cyfrowej modelu matematycznego oraz badań eksperymentalnych pozwala na stwierdzenie, że opracowany model bardzo dobrze opisuje proces dynamicznego prasowania. Opracowany model można zastosować do projektowania głowic prasujących oraz optymalizacji procesu dynamicznego prasowania.
EN
A mathematical model of dynamic pressing of moulding sands and results of its simulating research are presented. Results of numerical simulation were verified experimentally. Analysis of the simulation and experimental results proves that the accepted model describes the process of dynamic pressing of moulding sands with practically very go od approximation. The developed mathematical model can be used in design and optimisation of the dynamic moulding sand pressing process.
Opisano stanowisko przeznaczone do badania dynamiki procesu formowania impulsowego. Wykazano, że do pomiaru nacisków w masach zagęszczanych dynamicznie (np. impulsowo) mogą być stosowane czujniki piezoelektryczne. Jednakże muszą one być wyposażone w adaptor cieczowy, umożliwiający pomiar bezkierunkowy ciśnienia wewnątrz masy formierskiej. Ze względu na złożoność zjawisk zachodzących podczas impulsowego zagęszczania mas formierskich, trudny jest opis matematyczny procesu impulsowego. Z tego względu wyniki badań eksperymentalnych stanowią podstawę do weryfikacji mechanizmu impulsowego zagęszczania mas formierskich.
EN
The stand designed for investigation of the dynamics of the process of impulse moulding is described. It lias been shown that to measure the pressure in the dynamically rammed (e.g. by impulse) moulding sands piezoelectric sensors can be applied. However, they must be equipped with liquid adaptor which enables non-directional measurement of the pressure inside the moulding sand. Considering the complexity of the phenomena occurring during the impulse ramming of moulding sands, it is rather difficult to describe this process with mathematical formula. Therefore, the results of the experimental investigation form a basis to verify the mechanism of the impulse ramming of moulding sands.
Zaprezentowano wybrane zastosowania armatki powietrznej w odlewnictwie: w składowaniu materiałów sypkich oraz w procesach zagęszczania mas formierskich. Armatka powietrzna, produkowana przez OBR EiUP w Kielcach, jest urządzeniem stosowanym do usuwania zawisów materiałów sypkich składowanych w zasobnikach i silosach. Na podstawie analizy zasady i dynamiki działania zaworu impulsowego armatki powietrznej stwierdzono, że może on znaleźć zastosowanie w głowicach przeznaczonych do dynamicznego zagęszczania mas formierskich. Opisano konstrukcje nowych głowic: wielozaworowej impulsowej oraz do dynamicznego prasowania. Przedstawiono wyniki badań skuteczności zagęszczania mas formierskich przy zastosowaniu wymienionych głowic.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wysoki stopień zagęszczenia masy formierskiej w formie odlewniczej jest warunkiem otrzymywania odlewów odpowiedniej jakości. W wyniku kulkuletniej współpracy Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej i OBREiUP w Kielcach zbudowano dwa prototypy głowic do dynamicznego zagęszczania mas formierskich. Wykorzystano w nich zawór impulsowy armatki powietrznej. Poniżej przedstawiono konstrukcje obu głowic oraz wyniki badań skuteczności zagęszczania.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano wyniki badań wpływu składu masy formierskiej na efekty impulsowego zagęszczania mas formierskich. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że optymalna zawartość bentonitu w masie, ze względu na skuteczność impulsowego zagęszczania, wynosi około 5%. Wzrost zawartości bentonitu w masie do wartości około 7% powoduje zmniejszenie efektów impulsowego zagęszczania masy formierskiej . Taki efekt obserwuje się w przypadku zagęszczania masy z użyciem płaskiej płyty modelowej jak również z użyciem płyty modelowej odwzorowującej wąskie wnęki modeli odlewniczych.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano stanowiska do badań dynamiki impulsowego zagęszczania oraz dynamicznego prasowania mas formierskich. Przedstawiono system pomiaru ciśnień dynamicznych, umożliwiający pomiary nacisków w masie formierskiej. Opisano wyniki badań procesu dynamicznego zagęszczania mas formierskich. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na wyjaśnienie mechanizmu impulsowego zagęszczania oraz dynamicznego prasowania mas formierskich.
EN
Test stands for research on dynamics of pulse thickening and dynamic pressing of moulding sands are presented, including a system for dynamic pressure measurement, allowing measurements of unit pressures in the moulding sand. Investigation results for the process of dynamic thickening of moulding sands are described. The experimental results enabled interpretation of the mechanism of pulse thickening and dynamic pressing of moulding sands.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.