CN108656419B - 矿物铸件变温养护***及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿物铸件的变温养护***及其工作方法，属于复合材料的制造领域，本发明在模具内部布置水循环管路，并在模具中心与周边部位分别放置第一温度传感器、第二温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器分别能检测模具浇筑空间中心处及浇筑空间内周围的温度，并在模温机的控制下调节矿物铸件的温度，在生产加工时易于搭建，结构简单，操作方便；本发明通过对室温成型的矿物铸件产品进行变温养护，使其内部残余应力充分释放且内部界面充分再生长，提高界面结合强度，改善矿物铸件的热膨胀特性与基本力学性能，从而大大的缩短了消除残余应力的加速固化的时间(缩短至27天)，缩短了生产周期便于批量生产，节约了生产成本。

Description

矿物铸件变温养护***及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种矿物铸件的变温养护***及其工作方法，属于复合材料技术领域。
背景技术
工程机械类的底座一般分铸铁、矿物铸件(聚合物和/或活性树脂混凝土)、钢/焊接结构(灌浆/非灌浆)和天然石头(如花岗岩)四种，各种材质均各具特点，并不存在完美的结构材料。随着科技水平不断提高，消费者对机械产品有了更高的需求，对制造业提出了更高的精度要求，机床作为制造业的基础核心，其床身、立柱等基础部件的振动和热变形等问题会对机床的整机性能和加工精度产生较大的影响。矿物铸件作为结构材料在机床行业被广泛接受已经30多年了，因为它比传统铸铁的吸振性能好10倍，在大幅动态载荷下，保证了机床精度的稳定性，工件表面加工质量提高20％，在诸如机械切削加工中，可以带来更高的精度、更好的表面质量、更长的工具使用寿命，矿物铸件正在不断替代传统的结构材料，而其得到快速发展的关键在于矿物浇铸、模具、稳定的粘结结构。目前，矿物铸件已在磨床、高速加工等多个机床领域得到了广泛应用。矿物铸件是以天然花岗石颗粒为骨料，以有机树脂或聚合物类作粘结剂的一种新型复合材料，然后填充到专业设备的凹模内成形。由于不同与传统铸铁的工艺流程和材料性能，采用常温铸造，可以用矿物铸件浇铸出各种传统铸铁无法浇铸的复杂外型，也可以用特殊的胶粘结矿物铸件的方式实现更复杂的外型，从而得到理想的外型。
矿物铸件还具有优良的阻尼减振性能、热稳定性，高耐腐蚀性能，环保，较好的力学性能及加工性能，适用于制造高速和精密加工机床、磨床、激光、电子，测量，医疗，半导体等设备的底座和床身等机械基础件。在矿物铸件养护过程中，树脂与固化剂反应释放的热量无法迅速散失，导致树脂***与骨料***同时受热膨胀，由于两者热膨胀系数相差较大，矿物铸件内部亦存有固化残余应力，影响矿物铸件的热膨胀特性和力学性能。由于内外温度悬除较大，容易产生裂纹，且冷却自动消除残余应力的时间较长(大约在30天左右)，如置入变温室内，受环境条件的影响不便于大规模的生产，且成本消耗较大。
发明内容
针对以上技术问题，本发明目的在于提供一种矿物铸件的变温养护***，同时，本发明提供矿物铸件的变温养护***的工作方法。
本发明所述的矿物铸件变温养护***，包括模具，模具内部形成浇筑空间，浇筑空间内部布设有循环水管，浇筑空间内中心处设有第一温度传感器，第一温度传感器也位于循环水管所围成的管路圈内部，循环水管与模具内壁之间的浇筑空间设有第二温度传感器，第一温度传感器与模具上固定的第一温度仪连接，第二温度传感器与模具上固定的第二温度仪连接，循环水管两端分别连接第一接头、第二接头，第一接头、第二接头穿过模具通过水管分别与外部模温机的进水口和出水口可拆卸连接。
循环水管所围成的管路圈呈矩形或椭圆形。
循环水管为一根且为塑料软管。
第一温度传感器、第二温度传感器、循环水管均通过与模具连接的吊绳或短杆悬空在模具的浇筑空间内。
本发明所述矿物铸件变温养护方法，在矿物铸件养护阶段，包括依次进行的升温养护阶段和降温养护阶段；
升温养护阶段为通过模温机调节循环水管内的水温逐渐升高，升温的同时确保第一温度仪显示的温度比第二温度仪显示的温度高0-10℃；
降温养护阶段为通过模温机调节循环水管内的水温逐渐降低，降温的同时确保第二温度仪显示的温度比第一温度仪显示的温度低0-10℃。
本发明所述的矿物铸件变温养护方法，具体包括以下步骤：
(1)冷却成型：模具浇筑并在室温冷却成型，拆卸模具；
(2)升温养护阶段：开启模温机，将模温机内部循环水预热至60-65℃，然后调节模温机将循环水管内循环水升温至80-85℃，升温的同时确保第一温度仪显示的温度比第二温度仪显示的温度高0-10℃；
(3)降温养护阶段：调节模温机将循环水管内循环水降温至40-35℃，此阶段保证第二温度仪显示的温度比第一温度仪显示的温度低0-10℃；
(4)自然冷却：关闭模温机，自然冷却至室温。
作为优选，步骤(2)中，循环水预热后升温速率为2.5℃/h，升温至80-85℃后保温50h。
作为优选，步骤(3)中，降温养护阶段降温速率为5℃/1.5h，降温时间为12-13.5h。
作为优选，步骤(1)中冷却成型时间为12-24h。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。
本发明所述的矿物铸件变温养护***，第一温度传感器、第二温度传感器分别能检测模具浇筑空间中心处及浇筑空间内周围的温度，并在模温机的控制下调节矿物铸件内部的温度，在生产加工时易于搭建，结构简单，操作方便；本发明通过对室温成型的矿物铸件产品进行变温养护，使其内部残余应力充分释放且内部界面充分再生长，提高界面结合强度，改善矿物铸件的热膨胀特性与基本力学性能，从而大大的缩短了消除残余应力的加速固化的时间(缩短至27天)，缩短了生产周期便于批量生产，节约了生产成本。
附图说明
图1、本发明矿物铸件变温养护***结构示意图。
图中：1、第二温度传感器2、模具3、第一接头4、模温机5、第二接头6、第一温度传感器7、循环水管8、第一温度仪9、第二温度仪。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明。
本发明所述的矿物铸件变温养护***，包括模具2，模具2内部形成浇筑空间，浇筑空间内部布设有循环水管7，浇筑空间内中心处设有第一温度传感器6，第一温度传感器6也位于循环水管7所围成的管路圈内部，循环水管7与模具2内壁之间的浇筑空间设有第二温度传感器1，第一温度传感器6与模具2上固定的第一温度仪8连接，第二温度传感器1与模具2上固定的第二温度仪9连接，循环水管7两端分别连接第一接头3、第二接头5，第一接头3、第二接头5穿过模具2通过水管分别与外部模温机4的进水口和出水口可拆卸连接。
循环水管7所围成的管路圈呈矩形或椭圆形。
循环水管7为一根且为塑料软管。
第一温度传感器6、第二温度传感器1、循环水管7均通过与模具2连接的吊绳或短杆悬空在模具2的浇筑空间内。
实施例1
本实施例所述的矿物铸件变温养护方法，具体包括以下步骤：
矿物铸件在浇筑前，在模具2内部布置循环水管7、第一温度传感器6、第二温度传感器1，为保证管路畅通，可提前在循环水管7内注入水，模具2浇筑在室温内冷却成型12h，冷却成型后，拆下模具2，将第一接头3、第二接头5分别与模温机4的进水口和出水口连接；开启模温机4将循环水管7内循环水的温度预热至60℃，然后调节模温机4将循环水管7内循环水以2.5℃/h的升温速率升温至85℃，保温50h，此阶段保证第一温度仪8显示的温度比第二温度仪9显示的温度高0-10℃；然后调节模温机4将循环水管7内循环水以2.5℃/h的降温速率降温至35℃，此阶段保证第二温度仪9显示的温度比第一温度仪8显示的温度低0-10℃，降温时间为12h；关闭模温机4，自然冷却至室温，完成矿物铸件的变温养护。
实施例2
矿物铸件在浇筑前，在模具2内部布置循环水管7、第一温度传感器6、第二温度传感器1，为保证管路畅通，可提前在循环水管7内注入水，模具2浇筑在室温内冷却成型24h，冷却成型后，拆下模具2，将第一接头3、第二接头5分别与模温机4的进水口和出水口连接；开启模温机4将循环水管7内循环水的温度预热至65℃，然后调节模温机4将循环水管7内循环水以2.5℃/h的升温速率升温至80℃，保温50h，此阶段保证第一温度仪8显示的温度比第二温度仪9显示的温度高0-10℃；然后调节模温机4将循环水管7内循环水以2.5℃/h的降温速率降温至40℃，此阶段保证第二温度仪9显示的温度比第一温度仪8显示的温度低0-10℃，降温时间为12h；关闭模温机4，自然冷却至室温，完成矿物铸件的变温养护。

Claims (7)

1.一种矿物铸件变温养护***，包括模具（2），其特征在于：模具（2）内部形成浇筑空间，浇筑空间内部布设有循环水管（7），浇筑空间内中心处设有第一温度传感器（6），第一温度传感器（6）也位于循环水管（7）所围成的管路圈内部，循环水管（7）与模具（2）内壁之间的浇筑空间设有第二温度传感器（1），第一温度传感器（6）与模具（2）上固定的第一温度仪（8）连接，第二温度传感器（1）与模具（2）上固定的第二温度仪（9）连接，循环水管（7）两端分别连接第一接头（3）、第二接头（5），第一接头（3）、第二接头（5）穿过模具（2）通过水管分别与外部模温机（4）的进水口和出水口可拆卸连接；
循环水管（7）所围成的管路圈呈矩形或椭圆形；
循环水管（7）为一根且为塑料软管。
2.根据权利要求1所述的矿物铸件变温养护***，其特征在于：第一温度传感器（6）、第二温度传感器（1）、循环水管（7）均通过与模具（2）连接的吊绳或短杆悬空在模具（2）的浇筑空间内。
3.一种矿物铸件变温养护方法，采用权利要求1所述的矿物铸件变温养护***，其特征在于：矿物铸件养护阶段包括依次进行的升温养护阶段和降温养护阶段；
升温养护阶段为通过模温机（4）调节循环水管（7）内的水温逐渐升高，升温的同时确保第一温度仪（8）显示的温度比第二温度仪（9）显示的温度高0-10℃；
降温养护阶段为通过模温机（4）调节循环水管（7）内的水温逐渐降低，降温的同时确保第二温度仪（9）显示的温度比第一温度仪（8）显示的温度低0-10℃。
4.根据权利要求3所述的矿物铸件变温养护方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）冷却成型：模具（2）浇筑并在室温冷却成型，拆卸模具（2）；
2）升温养护阶段：开启模温机（4），将模温机（4）内部循环水预热至60-65℃，然后调节模温机（4）将循环水管（7）内循环水升温至80-85℃，升温的同时确保第一温度仪（8）显示的温度比第二温度仪（9）显示的温度高0-10℃；
3）降温养护阶段：调节模温机（4）将循环水管（7）内循环水降温至40-35℃，此阶段保证第二温度仪（9）显示的温度比第一温度仪（8）显示的温度低0-10℃；
4）自然冷却：关闭模温机（4），自然冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的矿物铸件变温养护方法，其特征在于：步骤2）中，循环水预热后升温速率为2.5℃/h，升温至80-85℃后保温50h。
6.根据权利要求4所述的矿物铸件变温养护方法，其特征在于：步骤3）中，降温养护阶段降温速率为5℃/1.5h，降温时间为12-13.5h。
7.根据权利要求4所述的矿物铸件变温养护方法，其特征在于：步骤1）中冷却成型时间为12-24h。
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