[发明专利]一种铸件金属型压力铸造温度场精准智能控制装置

说明书

本发明公开了一种铸件金属型压力铸造温度场精准智能控制装置，该装置由系统控制柜、冷却介质控制柜、上模温度场控制装置、下模温度场控制装置以及分支温度场精准控制装置五个部分组成。本发明实现了对模具温度场实施精准智能控制,对减少大尺寸复杂造型铸件的铸造缺陷以及提升成型率非常有效。

技术领域

本发明涉及铸造装备智能化控制领域，具体地说涉及一种铸件金属型压力铸造温度场精准智能控制装置。

背景技术

目前，我国已成为世界有色金属制造大国，其年产量超过3.5亿件，约占世界总产量的60％以上,其中有色金属铸造产品占一半以上,已经成为名符其实的有色金属铸造产品制造和出口大国。但是中国所制造的有色金属铸造产品大部分为中等偏小尺寸且技术含量不高的低附加值产品,量虽然很大,但是铸造技术与产品质量在国际上还处于中等水平，特别是对于具有超大尺寸、造型复杂的铸件其铸造技术与内在品质与欧美、日本等国家差距非常大。在铸造行业内对于铸件直径在18英寸以下的为小尺寸铸件,直径在18～22英寸之间为中等尺寸铸件,直径在24～28英寸之间为大尺寸铸件,直径大于28英寸的为特大尺寸铸件。对于中小尺寸的铸件其工艺要求不高，制造难度不大，但是对于大尺寸，特别是特大尺寸其工艺要求非常高，难度特别大，尤其是铸件顺序凝固的温度场控制是影响铸件质量的关键因素。

影响铸件顺序凝固温度场稳定的因素非常多,并且有诸多因素是动态变化的,譬如：一天内环境温度的变化，随季节交替气候环境的变化，生产过程工艺参数的控制,不同作业员操作娴熟程度差异导致模具型腔散热造成的变化，模具温度场调控系统的不稳定等等因素，这些因素都将是导致模具温度场不稳定的因素。目前，顺序凝固温度场控制方法有在模具开发过程通过优化铸件壁厚梯度来控制温度场梯度；调整模具厚度控制温度场梯度；局部安装保温棉或保温材料调整温度场梯度；控制保温涂料喷涂厚度来调整温度场梯度以及在模具上设置冷却风管或冷却水管控制温度场等方式。通过优化铸件壁厚与调整模具厚度方式对20.0mm以下的薄壁铸件效果比较显著，对于厚壁铸件以该方式控制温度场梯度将导致铸造周期长、生产效率低以及铸件得料率低；局部安装保温棉或陶瓷保温材料的方式存在生产过程不够稳定；在模具上设置冷却风管或冷却水管控制温度场，该方式是目前行业内普遍使用的控制模具温度场的方法,特别是对于厚壁铸件，但是存在以下问题：其一，各组冷却管路的开启与关闭时机由调机员依据检测后的质量信息反馈来制定各组风管或水管的工艺参数，无法应对动态变化的铸造环境。其二，每一组冷却管路处于同一节圆半径上的不同区域吹风或吹水时机与时间相同,不利于大尺寸铸件温度场的精准控制。其三，每一组冷却管路的冷却强度没有依据铸件的厚度进行管控,特别是对于较薄或超厚的铸件温度场控制效果不佳。其四，智能化控制技术与欧美差距大。由于铸造过程是一个动态变化的复杂过程，影响因素非常多,特别是大尺寸的铸件处于同一节圆半径上的不同区域温度场在生产过程因受以上叙述诸多因素影响产生差异，使用目前的温度场控制技术已不能得到有效管控,从而造成局部温度场失控,铸件产生缩孔、疏松等铸造缺陷。

在现有公开技术中CN201210562840.8一种低压铸造铝合金车轮模具冷却系统智能化控制装置，该技术虽然提出智能化控制各组风管的技术方案，但是存在以下问题：其一，该技术方案仅仅是控制每一组风的开启与关闭，没有实现同一节圆半径不同区域精准管控。其二，按照该技术方案“设定顶模与底模冷却风管安装区域模具温度管控范围，热电偶通过温度感应器控制该区域冷却风管开启，当温度高于各区域设定温度，热电偶通过温度感应器开启冷却风管吹风；当温度低于各区域设定温度，热电偶通过温度感应器停止冷却风管吹风。”在铸造行业该技术方案所存在的问题为“由于浇注温度远远高于顺序凝固时模具所具有的温度，在充型过程模具吸热后很快就达到所设定的模具温度开始吹风冷却，对于金属型压力铸造此时存在铸造过程还处于充型或增压补缩阶段,对于压力铸造其理想状态为在增压后的保压状态下按照顺序结晶凝固,该技术方案存在还没有达到增压后的保压状态时模具的温度已经高于其设定的温度便开始吹风或吹水冷却,不利于铸件补缩，影响铸件内在品质。”其三，该技术方案没有公开每一组冷却装置的冷却强度控制方式,铸件厚壁区域与薄壁区域使用同样的冷却强度不利于温度场管控。其四，该技术方案智能化控制仅仅通过热电偶与温度感应器实施控制，智能化控制方案模糊,不便于实施。