[发明专利]一种反重力铸造气压补偿自动控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种反重力铸造气压补偿自动控制系统及控制方法，激光测距仪通过支架和隔热块安装在低压铸造设备的下模板上，正对保温炉的炉盖上的测距窗口，激光测距仪测量出铝液液面至下模板的距离值，由PLC换算成压力补偿到成型及保压压力并通过数字组合阀板电磁阀控制压缩空气管路实现气压补偿；同时设有激光测距冷却管路和窗口吹扫管路，冷却管路用于对激光测距仪进行冷却，窗口吹扫管路由PLC控制，根据测距值计算处理对测距窗口进行吹扫，本系统准确地补偿了成型及保压压力值，消除了由于铝液液面下降，造成的成型及保压压力值的波动变化，提高了铸件的合格率，并避免了铸造生产高温和烟尘对测量结果的影响。

技术领域

本发明属于金属铸造设备技术领域，尤其是涉及一种反重力铸造气压补偿自动控制系统及控制方法。

背景技术

轻量化是燃油汽车节能减排、新能源汽车降耗增程的最重要途径之一，以铝合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料，已成为汽车设计更新换代的必然选择。用于汽车上的铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金，铸造铝合金占据主导，主要用于制造发动机、离合器壳体、车轮、转向节、副车架等底盘件等零部件。随着对铝合金铸件质量提升的需求和铸造技术的发展，更多的零部件采用金属型低压铸造、差压铸造及调压铸造的方式来生产，均属于反重力铸造方法。

传统的低压或差压铸造等反重力铸造过程首先将铝锭在熔化炉或熔解炉中熔化，熔化后的铝液通过浇包由熔炼车间转运至铸造车间，然后将浇包内的铝液通过导流口导入铸造保温炉内，用洁净干燥的压缩空气将保温炉中的铝液通过升液管压入模具型腔中进行成型、保压、凝固。在该过程中，理论上的成型压力和保压压力是定值，但随着铸造过程的进行，铝液的消耗会导致铝液液面高度下降，出现再次升液充型时起始的铝液液面高度跟上次的高度不再一致的现象，因而实际上的成型压力和保压压力需要补偿上损失液面高度对应的压力值。传统的压力补偿方式通常是基于保温炉的腔室体积、铝液截面积和铸件的重量等参数，估算出铸造单件产品后损失的液面高度，再换算成压力，补偿给成型及保压压力。由于保温炉的腔室是不规则的，所以基于上述液面高度变化测算出的补偿压力值并不准确，造成实际的工艺控制不精准，导致同样工艺参数下生产的铸件质量不稳定，影响铸件合格率。另一方面，对于更换模具后初始的铸造过程，为保证升液管满足铸造工艺的温度，需要进行暖升液管操作，传统方式是在升液系统中以某一基准插入一根金属棒来确认铝液高度，从而确定暖升液管工艺参数，实现暖升液管，存在铝液喷溅等较大的安全隐患。此外，对于铸造生产而言，现场的环境温度高，烟尘、雾气及铝渣较多，同时设备结构复杂，精密测量仪器在铸造生产环境下使用时，经常会出现较大误差，严重影响了仪器的使用性能和生产的效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种反重力铸造气压补偿自动控制系统及控制方法。通过激光测距系统，实现了低压铸造、差压铸造及调压铸造时气压的精密补偿，提高了铸件合格率和生产安全性，另一方面提供了一种包括低压铸造、差压铸造和调压铸造等铸造方式的反重力铸造激光测距系统的吹扫方法，能够在现场高温且多烟尘的条件下实现精确且稳定的激光测距，提高了仪器的使用性能和寿命。

为实现上述目的，本发明完整的技术方案包括：

一种反重力铸造气压补偿自动控制系统，所述气压补偿自动控制系统安装于反重力铸造设备的保温炉体上方，包括激光测距仪、隔热块、测距窗口、激光测距冷却管路、激光测距吹扫管路、PLC，数字组合阀板电磁阀和压缩空气管路；

所述激光测距仪通过支架和隔热块安装在反重力铸造设备的下模板上，所述测距窗口安装于保温炉体的炉盖上，激光测距仪正对测距窗口；激光测距仪连接电控箱内的PLC，激光测距仪测量出铝液液面至下模板的距离值并传送到PLC，PLC取相邻两个铸造周期的距离值差值，换算得到压力补偿后的成型及保压压力；PLC同时通过数字组合阀板电磁阀控制压缩空气管路，当数字组合阀板电磁阀开启时，通过压缩空气管路进行充气到保温炉内；

激光测距仪旁同时设有激光测距冷却管路和窗口吹扫管路，冷却管路用于对激光测距仪进行冷却，窗口吹扫管路用于对测距窗口进行吹扫。