CN102145381A - 一种高真空压铸用真空装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种高真空压铸用真空装置，包括压铸模具；包含有真空罐、真空泵、真空阀和微机控制单元在内的抽真空回路，其特征在于还包含有使前述真空泵启动/停止、前述真空阀关闭、检测前述真空阀是否堵塞的驱动回路；包含有控制前述真空阀与前述真空罐之间是否连通的电磁阀；前述真空阀的关闭由电磁阀控制压缩空气驱动；含有检测前述真空罐真空压力、型腔真空压力、前述真空阀是否堵塞的传感器及其控制回路。相比于现有技术本发明具有控制精度高、设置维护简便、故障率低、使用寿命长的优点。

Description

一种高真空压铸用真空装置

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种高真空压力铸造用的真空控制装置。

背景技术

压力铸造是一种高速高效的液态金属精密成形方法，主要用于铝、镁合金零件的铸造成形。由于压铸时金属液以高速喷射状态充填型腔，型腔中的大部分气体来不及排出而被卷入到金属液中，最后以气孔形式留在铸件内。因此压铸件的力学性能不高，不能进行热处理和焊接加工。因此，业内采用了高真空压铸法，高真空压铸法则是将型腔中的气体快速抽出，金属液在压铸模具型腔中的真空压力保持在5KPa以下的高真空状态下充填型腔的一种先进的特种压铸工艺。高真空压铸件的气体含量仅为1～3ml/100g，可进行热处理强化和后续的焊接加工。而且高真空压铸和普通压铸方法一样，操作方便，不降低生产效率。高真空压铸的关键技术是真空控制装置及其控制方法，即如何快速将型腔中的气体抽至预定的真空度以及确保压铸时型腔中的金属液不进入真空装置，防止堵塞真空管道。

中国专利ZL200510083765.7名称为压铸机的真空控制装置及真空压铸方法，所发明的方法是采用相对压力真空计检测型腔中的压力，并以此为基准控制真空系统和型腔的压力即真空度的大小，而真空阀的驱动则采用电磁力驱动。这种方法因将相对压力真空计置于高温型腔中，真空计存在寿命短、可靠性差；而且电磁驱动力过小，阀芯易卡住的缺点。

专利WO 00/59658发明的高真空压铸技术是在压射室的分流锥处设置一移动式的活塞杆。活塞杆首先封闭内浇口，当压射冲头推动金属液前进直至金属液充满压射室，金属液体的压力升高能推动活塞杆后移，打开内浇口时金属液方能进入型腔。此时活塞杆的移动信号就是真空阀的关闭信号。欧洲专利EP1524048A1发明了一种高真空压铸的控制技术，它是在模具型腔的某一位置设置一移动式活塞。当金属液充填到此位置时，金属液的压力推动活塞后移，从而引起活塞后面的传感器发出信号，控制真空阀的关闭。美国专利US2005/0126740A1发明的真空压铸设备及真空阀的控制方法则在专利EP1524048A1的基础上更进一步改进，它由型腔中的充填位置传感器和压射冲头的位置传感器组成一个闭环的反馈信号来驱动真空阀的关闭。日本专利2007-268550A发明的高真空压铸方法是在内浇口前沿料饼侧设置金属液传感器，当传感器检测到金属液时便发出信号控制真空阀的关闭。上述四个专利均采用移动活塞式结构，利用金属液的压力来驱动，存在着1)在模具中设置不方便；2)活塞移动阻力大，易磨损；3)铝液易进入配合间隙卡死活塞的缺点。因此可靠性低，维护成本高。

日本专利2004-344910发明的真空压铸装置及方法，它是将影响金属液充填的多个因素如冲头位移、速度等输入计算机，通过数学模型计算得到金属液充填到型腔指定位置处的时间，根据计算到达的时间来控制真空阀的关闭。该方法的控制精度直接取决于其建立的数学模型，因影响充填的因素多，且压铸充填的时间极短，所以精确的数学模型很难建立，采用该方法容易导致真空阀的堵塞。日本专利2007-190584发明的一种高真空压铸方法是在压射室前端即在分流锥处设置一压力传感器，当检测到金属液充满压射室，金属液压力上升到某一数值时，打开真空阀开始抽真空。这种方法虽然解决了抽真空过程中冲头处气体泄漏的问题，但在非常短的高速压射阶段，型腔中的真空度无法满足高真空的要求，而且真空阀的关闭是靠金属液的惯性冲击力来完成，极易发生堵塞故障。另外压力传感器在铝液的高温作用下，可靠性、精度、使用寿命均会变差。

发明内容

本发明的目的在于解决上述高真空压铸方法存在的缺点，本发明提供了一种高真空压铸用真空装置，采用直接利用压射油缸中的压力变化信号来驱动真空阀的关闭及控制快速压射动作。

为实现上述目的，本发明提供的一种高真空压铸用真空装置，包括压铸模具；包含有真空罐、真空泵、真空阀和微机控制单元在内的抽真空回路，其特征在于还包含有使前述真空泵启动/停止、前述真空阀关闭、检测前述真空阀是否堵塞的驱动回路；包含有控制前述真空阀与前述真空罐之间是否连通的电磁阀；前述真空阀的关闭由电磁阀控制压缩空气驱动；含有检测前述真空罐真空压力、型腔真空压力、前述真空阀是否堵塞的传感器及其控制回路。

在上述高真空压铸用真空装置中设置包含有与压铸机传递开模、压射信号、抽真空启动的通信回路。

在上述高真空压铸用真空装置中还设置包含有发生前述型腔、前述真空罐真空压力不足、前述真空阀堵塞等故障信号的报警回路。

本发明提供的高真空压铸用真空装置微机控制单元包含有微型计算机、信号输入回路、信号输出回路、数据输入和显示回路在内的控制回路。

在使用本发明时，首先将金属液浇入到压射室，压铸机启动压射冲头。当前述压射冲头前移并封闭前述压射室的浇注口时，设置在前述浇注口处的接近开关闭合向真空控制单元发出真空启动信号，前述真空控制单元接受到上述真空启动信号后开始对密封良好的模具型腔抽真空。以此同时，前述压射冲头继续前移推动金属液直至金属液充满压射室并封闭模具内浇口。因内浇口的阻力，金属液压力升高导致驱动压射冲头的压射油缸中的油压同步升高。当前述压射油缸中的油压升高到设定值时，前述真空控制单元发出关闭真空阀信号，真空阀关闭，真空通道截止，型腔中的抽真空停止。真空控制单元接受到真空阀已关闭信号后随即向压铸机发出压射信号。压铸机控制系统接受到此信号后。即刻启动前述压射冲头由慢压射切换到高速压射阶段，向处于高真空状态的模具型腔中充填金属液，完成压射动作。

本发明的效果说明如下：

1、本发明的真空装置，在获得真空启动信号后，高真空的真空罐可以快速将型腔中的气体抽出。

2、本发明的微机控制单元，可以方便地对相关数据进行输入、显示、保存，可以监测型腔中的真空度，当型腔中的真空度低于设定值时，系统报警，提示工作人员需检查、维修，可以检测真空罐中的真空度，当真空罐中的真空压力过低时，报警提示。

3、本发明因是在高速压射前利用气压可靠地关闭了真空阀中的排气通道，所以完全避免了真空阀因关闭不及时，导致金属液进入而引起的排气通道堵塞问题，大大提高了真空阀的工作可靠性。

4、本发明的真空控制系统，在模具打开期间，自动对真空阀进行检测是否有金属液进入真空阀内堵塞真空管道，当检测到有堵塞时，系统自动报警。

5、本发明因采用了压铸机压射油缸压力变化作为控制信号，避免了在模具中设置金属液检测机构或装置，简化了设计工序和模具结构。

总体来说相比于现有技术本发明具有控制精度高、设置维护简便、故障率低、使用寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明的结构显意图；

图2所示为作为对比的普通压铸ZL101合金的组织，左为铸态下的组织，右为T6热处理后的组织。

符号说明：

1-动模  2-真空压力传感器  3-真空阀  4-二位二通电磁阀  5-真空罐  6-真空压力传感器

7-真空泵  8-微机控制系统  9-压力传感器  10-压射油缸  11-接近开关  12-压射冲头

13-浇注口  14-压射室  15-金属液  16-定模  17-内浇口  18-型腔  19-二位三通电磁阀

20-二位三通电磁阀  21-微型计算机  22-信号输入模块  23-信号输出模块

24-输入及显示  25-报警灯及喇叭  26-顶杆  27-排气通道  28-压射杆  29-真空管

具体实施案例

下面将参照附图1对本发明的一种高真空压铸用真空装置作进行步详细描述：

在图1所示的一种高真空压铸用真空装置，其压铸模具包含有动模1、定模16、顶杆26及由动模1和定模16及顶杆形成的型腔18，型腔18通过下端的内浇口17与压射室14连接，压射室14的末端装设有与压射油缸10中的压射活塞10b连接的压射冲头12，压射油缸10的无杆腔10a中装设一压力传感器9，压射杆28附近装有感受其移动变化的接近开关11，型腔18的顶部安装有真空阀3，排气通道27将真空阀3和型腔18连通，排气通道27上连有测试型腔真空度的真空压力传感器2；抽真空回路包含有真空泵7、真空罐5及其相应的连接部件真空管和微机控制单元8，真空罐5上设有一真空压力传感器6，真空罐5与真空阀3之间由真空管29及二位二通电磁阀4连接，电磁阀4的通/断状态决定了真空阀3与真空罐7之间是否连通；真空阀3外接有一检测是否真空阀堵塞的气动回路，该气动回路由气管及二位三通电磁阀20组成，另外真空阀3外接有驱动阀芯关闭的气动回路，该气动回路由气管及二位三通电磁阀19组成；微机控制单元8包含有可编程控制器即PLC21、信号输入回路22、信号输出回路23及数据输入/显示用触摸屏24和报警25，来自于压铸机开模信号22a、真空阀3堵塞信号22b、真空阀3已关闭信号22c、真空罐5上真空压力传感器6的压力信号6a、型腔18上的真空压力传感器2的压力信号2a、接近开关11的信号11a、压射油缸10上的压力传感器9的压力信号9a通过输入回路22进入到PLC21，PLC21的输出信号通过输出回路23到达对应的驱动元件，驱动信号包括真空泵的启/停信号7a，真空回路连通信号4a，堵塞检测信号20a，真空阀关闭信号19a，压铸机高速压射信号23a及故障报警信号23b。

根据前述的高真空压铸用真空装置，本发明的高真空压铸技术过程为：

首先，压铸机带动动模1、定模16合模，动、定模1和16同步带动真空阀3也闭合，形成一个密封良好的包含型腔18、排气通道27、内浇口17的一个空间。随后将温度合适的金属液15通过压射室14上的浇注口13浇入由压射室14和冲头12组成的内腔中。压铸机启动压射杆28带动压射冲头12慢速前移，推动金属液前进。当压射冲头刚好走过浇注口13时，接近开关11闭合发出一个信号11a，该信号11a被输入回路22传给PLC21。PLC21接受到信号11a后，通过输出回路23发出一个真空连通信号4a，信号4a使电磁阀4导通，于是真空阀3和真空罐5被接通，与模具型腔18相连的空间中的气体通过排气通道27、真空阀3、真空管29、电磁阀4被抽入真空罐5，经真空泵7抽出。

同时，压射冲头12推动金属液15继续前进，当金属液15充满压射室14并封闭内浇口17时，金属液15受到内浇口17的阻碍，金属液15的压力上升，引起压射油缸10的无杆腔10a中的油压升高。压射冲头12持续慢速前进，压射油缸10a中的油压持续升高，当PLC21检测到压力传感器9的压力升高到设定值时，PLC21通过输出回路23发出真空阀3关闭信号19a，信号19a驱动电磁阀19打开，压缩空气于是进入真空阀3，推动真空阀3的排气通道关闭。

真空阀3关闭后发出一信号22c给PLC21，PLC21接收到此信号22c后，向压铸机发出一个高速压射信号23a。压铸机接收到来自于真空控制单元8的信号23a后，即由慢速压射转向快速压射，完成金属液15的充填过程。充填过程完毕，PLC21发出断开电磁阀4的信号，于是电磁阀4断开，真空阀3与真空罐5处于不连通状态。

金属液15凝固完毕，打开动模1和定模16取铸件，真空阀3随之同步打开。动模1和定模16打开后压铸机发出一开模信号22a给真空控制单元8，真空控制单元8收到此信号22a后，即发出一检测真空阀3是否堵塞的驱动信号20a，进行阀3的堵塞状态检测，检查完毕，即进入下一压射循环。

以上所述为本发明实施例的详细说明与附图，并非用来限制本发明，本发明的所有范围应以专利权利要求范围为准，凡专利范围的精神与其类似变化的实施例与近似结构，皆应包含于本发明中。

对比例

在没有采用本发明的高真空装置及高真空压铸方法，即采用普通压铸方法压铸ZL101合金的铸态及热处理组织见图2，由此可见，普通压铸件中含量大量的气孔，热处理后气体膨胀而引起铸件表面鼓泡，因此采用本发明的高真空装置及真空系统可以抽出型腔中的气体，减少了压铸过程中的卷气现象，所获得的铸件组织致密，可进行热处理强化，铸件的力学性能提高，适合于高强度、高韧性铝合金压铸件的制造。

Claims (4)

1.一种高真空压铸用真空装置，包括压铸模具；包含有真空罐、真空泵、真空阀和微机控制单元在内的抽真空回路，其特征在于还包含有使前述真空泵启动/停止、前述真空阀关闭、检测前述真空阀是否堵塞的驱动回路；包含有控制前述真空阀与前述真空罐之间是否连通的电磁阀；前述真空阀的关闭由电磁阀或气控阀控制压缩空气驱动；含有检测前述真空罐真空压力、型腔真空压力、前述真空阀是否堵塞的传感器及其控制回路。

2.根据权利要求1所述的一种高真空压铸用真空装置，其特征在于在上述高真空压铸用真空装置中设置包含有与压铸机传递开/合模、压射信号、抽真空启动/停止的通信回路。

3.根据权利要求1所述的一种高真空压铸用真空装置，其特征在于在上述高真空压铸用真空装置中还设置包含有发生前述型腔、前述真空罐真空压力不足、前述真空阀堵塞等故障信号的报警回路。

4.根据权利要求1所述的一种高真空压铸用真空装置，其特征在于所述微机控制单元包含有微型计算机、信号输入回路、信号输出回路、数据输入和显示回路在内的控制回路。

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