CN103658600B - 一种低压铸造的浇注方法及浇注装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压铸造的浇注方法，包括如下步骤：S1、使所述铝合金液按照设定升液速度升液，如果开始充型位置导电点被所述铝合金液导通，执行S2；S2、使所述铝合金液按照设定充型速度充型，如果结束充型位置导电点被所述铝合金液导通，执行S3；S3、对所述铝合金液进行保压，使所述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间进行保压，执行S4；S4、对所述铝合金液进行泄压，使不参与充型的所述铝合金液泄压回流，执行S5；S5、对参与充型的所述铝合金液进行冷却凝固，该浇注方法具有稳定的参数控制能力，不受密封坩埚的泄漏影响和浇注时液面不断下降的影响，实现自动浇注充型的铸件的浇注工艺参数稳定可靠的目的，本发明还公开了使用该浇注方法的浇注装置。

Description

一种低压铸造的浇注方法及浇注装置

技术领域

本发明涉及一种低压铸造的浇注方法，具体的还涉及使用该浇注方法的浇注装置。

背景技术

在铝合金铸件铸造方法中，常用的铸造方式有重力铸造、低压铸造以及压力铸造，其中低压铸造是通过调节铝合金液面的压力，进而实现对铝合金铸件的质量控制的方法，传统的低压铸造充型方法，是以一种较低的压力，作用于密封坩埚的铝合金液上，铝合金液体经过升液管后进入型腔并在压力作用下充满铸型，其充型压力的大小，与铸型内腔的高度有关，当完成一件浇注后，坩埚内的液面由于浇注完成一件而下降，当需继续浇注下一件时，需要提高一定的压力进行补偿由于浇注上一件产生的液面下降而造成的压力损失，方能满足铸件的浇注工艺的稳定，通常通过控制压缩气体的调节阀来进行参数补偿，但由于坩埚的泄漏以及浇注过程的“跑火”等原因，常常造成充型液面高度的不确定和浇注压力参数偏高或不稳定，补偿的参数会有较大的误差。

针对上述问题已经开发的以下几种低压充型的定液面控制方法，（一）升液管口的感应检测技术（Sweden Precimeter Inc），是利用安装在升液管口外部的一个感应环，铝液通过时，即得到作为参考基准的开始充型压力，其基本原理是测量陶瓷升液管内液位的高度，通过将环形探测仪安装于陶瓷升液管的外面，靠近坩埚盖上端，这样在浇注充型过程中，管内的铝合金液可以从预先调好的参考基准点开始上升，进行浇注充型；(二) 液面监控探测器技术（Sweden Precimeter Inc），是利用对坩埚内的铝合金液的液面高度进行监控和探测，按采集的液面高度，计算出浇注所需的压力，以达到稳定控制浇注过程；（三）在模具浇口（横浇道）处安置温度传感器（雅马哈发动机株式会社的专利），是根据温度升高来检测温度，检测浇口处的温度是否达到预定值，来确认铝合金液是否通过，按既定的充型参数进行充型依据得到的压力来对加压特性曲线加以修正，按既定的浇注参数进行浇注充型。

但是上述现有的定液面控制技术的方案都存在一定的局限性，其中“升液管口的感应检测技术”存在安装维护和密封要求较高以及升液管口参考点感应影响精度差的问题，而“液面监控探测器技术”存在对坩埚内初始液位要求精确定位和探测器采集液面高度的计算所需的浇注压力的测算问题，另外“在模具浇口处安置温度传感器”存在利用温度升高的“滞后”和对浇注参数的修正问题，亟需一种能够克服上述局限性的浇注方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低压铸造的浇注方法，该浇注方法提供了一种新型的定液面方法，能够在低压铸造浇注过程中实现定量浇注，且其操作容易，定量准确，浇注效率高，大大减轻工人的劳动强度。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种低压铸造的浇注方法，用于将铝合金液浇注成型铸件，包括如下步骤：

S1、对所述铝合金液进行升液加压，使所述铝合金液按照设定升液速度升液，如果开始充型位置导电点被所述铝合金液电导通，执行S2，否则，对所述铝合金液进行泄压，使所述铝合金液回流，检查异常原因，排除故障并重复S1；

S2、对所述铝合金液进行充型加压，使所述铝合金液按照设定充型速度充型，如果结束充型位置被所述铝合金液电导通，执行S3，否则，到达设定充型时间后，执行S3；

S3、对所述铝合金液进行保压，使所述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间进行保压，执行S4；

S4、对所述铝合金液进行泄压，使不参与充型的所述铝合金液泄压回流，执行S5；

S5、对参与充型的所述铝合金液进行冷却凝固，形成所述铸件。

优选的，所述浇注方法包括如下步骤：

S01、通过浇注控制柜控制浇注机器人抓取铸型，使安装于浇注机器人的浇注夹具上的底部导电探针插入所述铸型横浇道处的底部探针孔，使安装于浇注机器人的浇注夹具上的顶部导电探针插入所述铸型的溢流冒口处的顶部探针孔，移动所述铸型到达设定的浇注位置，执行S02，否则，检查异常原因，排除故障并重复S01；

S02、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气对坩埚中的铝合金液进行升液加压，使所述铝合金液按照设定升液速度在升液管中升液并进入所述铸型的横浇道中，如果所述底部导电探针被所述铝合金液电导通，执行S03，否则，通过所述浇注控制柜控制停机，对所述坩埚内的铝合金液进行泄压，使所述铝合金液自然回流至所述坩埚内，检查异常原因，排除故障并重复S02；

S03、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气继续对所述坩埚中的铝合金液进行充型加压，使所述铝合金液按照设定充型速度在所述铸型中充型并到达所述铸型的溢流冒口处，如果所述顶部导电探针被所述铝合金液电导通，执行S04，否则，到达设定充型时间后，执行S04；

S04、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气对所述坩埚中的铝合金液进行保压，使所述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间在所述铸型中进行保压，执行S05；

S05、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气停气，并对所述坩埚中的铝合金液进行泄压，使不参与充型浇注的铝合金液自然回流至所述坩埚内，执行S06；

S06、通过所述浇注控制柜联动控制所述浇注机器人移动所述铸型至冷却线上进行冷却凝固，执行S07；

S07、通过所述浇注控制柜联动控制所述浇注机器人的浇注夹具释放所述铸型，并且使所述底部导电探针和顶部导电探针分别从底部探针孔和顶部探针孔中释放出来。

本发明还提供另外一个技术方案：一种用于如上所述的浇注方法的浇注装置，包括坩埚、升液管、铸型、冷却线、浇注机器人、以及浇注控制柜，其特征在于，所述铸型的横浇道处设置有贯通至外界的底部探针孔，所述铸型的溢流冒口处设置有贯通至外界的顶部探针孔，所述浇注机器人安装有插入或拔出所述底部探针孔的底部导电探针和插入或拔出所述顶部探针孔的顶部导电探针，所述底部导电探针和顶部导电探针分别电连接所述浇注控制柜，所述浇注控制柜电连接工厂电源和压缩空气连接工厂压缩机。

优选的，所述浇注机器人装配有浇注夹具，所述浇注夹具包括可进行相对方向开合运动的下夹持臂和上夹持臂，所述下夹持臂具有下夹持面，所述上夹持臂具有上夹持面，所述底部导电探针固定安装于所述下夹持面上，所述顶部导电探针固定安装于所述上夹持面上，所述下夹持臂和上夹持臂进行开合运动并且对应带动所述底部导电探针和顶部导电探针沿所述开合运动方向对应插入所述底部探针孔和顶部探针孔中或释放于所述底部探针孔和顶部探针孔外。

优选的，所述浇注夹具还包括驱动气缸和导向单元，所述导向单元包括基板、设置于所述基板上的直线导轨以及滑动连接于所述直线导轨的滑块，所述驱动气缸的缸体和基板固定安装于所述下夹持臂或上夹持臂上，所述驱动气缸的活塞杆和滑块固定连接所述上夹持臂或下夹持臂，所述驱动气缸电连接所述浇注控制柜由机器人的控制系统联动控制。

优选的，所述底部导电探针通过下垫块绝缘连接于所述下夹持臂上，所述顶部导电探针通过上垫块绝缘连接于所述上夹持臂上。

优选的，所述浇注夹具上设置有用于固定所述底部导电探针和顶部导电探针的连接导线的接线板。

优选的，所述浇注控制柜还设置有用于指示所述底部导电探针是否导通的底部导电探针指示灯和用于指示所述顶部导电探针是否导通的顶部导电探针指示灯。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明所公开的低压铸造的浇注方法中，铝合金液升液后，当其导通开始充型位置导电点和预设电路时，此时的充型压力即是开始充型压力P1，开始充型时间为t1，当其导通结束充型位置导电点和预设电路时，此时的充型压力即是结束充型压力P2,结束充型时间为t2，即铸件的充型压力差ΔP为P2-P1，充型时间Δt=t2-t1，根据ΔP和Δt形成充型特性曲线，在后续铸造多个相同的铸件时，只要根据该充型特性曲线进行充型，即可实现准确充型，同时，开始充型位置导电点和结束充型位置导电点的设置还可以在后续充型过程中对充型特性曲线进行修正和调整，不需要在浇注前再进行计算，实现了定量浇注，因此，本发明所公开的低压铸造的浇注方法具有稳定的参数控制能力，不受密封坩埚的泄漏影响和浇注时液面不断下降的影响，即不需要对铝合金液体的液面进行监控而完成浇注充型的定液面浇注控制的功能，以到达不需进行液面下降的压力补偿，实现自动浇注充型的铸件的浇注工艺参数稳定可靠的目的，通过在铸型的横浇道处设置底部导电针和在铸型的溢流冒口处设置顶部导电探针，并且通过底部导电探针是否被导通来判断铝合金液是否已到达横浇道处和通过顶部导电探针是否导通来判断铝合金液是否已到达溢流冒口处，安装方便，可实现定量浇注；另外，本发明公开的浇注装置通过设置的浇注控制柜、浇注机器人、坩埚、升液管、铸型以及冷却线的组合，可以完成各种铝合金精密砂型铸造铸件的铸造，在使用该浇注装置时，当充型完毕后，浇注控制柜控制泄压，由浇注机器人控制浇注夹具旋转180°，使多余的铝液回流到坩埚内，然后快速移出铸型并放置在冷却线上，使铸型内的铸件在冷却线上设定工艺条件下顺序凝固，能够对铸件进行有效补缩和提高浇注的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的浇注装置的组成示意图；

图2为本发明公开的浇注夹具的结构示意图；

图3为本发明公开的浇注方法的流程图；

图4为本发明公开的浇注特性曲线。

其中，1.坩埚  21.竖直升液管  22.水平升液管  3.铸型  4.浇注机器人5.浇注夹具  51.下夹持臂  52.上夹持臂  53.驱动气缸  541.基板  542.直线导轨  543.滑块  61.底部导电探针  62.顶部导电探针 7. 浇注阀体 8.浇注控制柜  81.底部导电探针指示灯  82.顶部导电探针指示灯  91.下垫块  92.上垫块  93.接线板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1和图2，如其中的图例所示，一种浇注装置，包括用于对上述铝合金液进行密封盛放的一坩埚1、用于上述铝合金液进行升液导流的一升液管、用于对上述铝合金液进行充型成型的一个或多个铸型3、用于对充型完成的铸型3进行冷却的冷却线（图中未示出）、用于抓取移动铸型3的一浇注机器人4、用于为上述升液和充型提供压力的一浇注阀体7以及一浇注控制柜8，升液管包括相互连通的竖直升液管21和水平升液管22，竖直升液管21的底端连通坩埚1，水平升液管22的出口连通铸型3，铸型3的横浇道处设置有用于探测是否有铝合金液进入的两根底部导电探针61，铸型3的溢流冒口处设置有用于探测是否有铝合金液到达的两根顶部导电探针62，底部导电探针61和顶部导电探针62分别电连接浇注控制柜8，浇注控制柜8电连接浇注阀体7。

浇注机器人4装配有一浇注夹具5，该浇注夹具包括可进行相对方向开合运动的一下夹持臂51和一上夹持臂52、一驱动气缸53和一导向单元，该导向单元包括基板541、设置于基板541上的一直线导轨542以及滑动连接于直线导轨542的滑块543，驱动气缸53的缸体和基板541固定安装于下夹持臂51上，驱动气缸53的活塞杆和滑块543固定连接上夹持臂52，下夹持臂51具有一下夹持面，上夹持臂52具有上夹持面，底部导电探针61固定安装于上述下夹持面上，顶部导电探针62固定安装于上述上夹持面上，铸型3的底部设置有贯通其横浇道与外界并且与底部导电探针61相匹配的一底部探针孔，铸型3的顶部设置有贯通其溢流冒口与外界并且与顶部导电探针62相匹配的一顶部探针孔，下夹持臂51和上夹持臂52进行开合运动并且对应带动底部导电探针61和顶部导电探针62沿上述开合运动方向对应插入底部探针孔和顶部探针孔中或释放于底部探针孔和顶部探针孔，驱动气缸53电连接浇注控制柜8。

以下为一种采用如上所述的浇注装置的浇注方法，包括如下步骤：

S01、通过浇注控制柜8控制浇注机器人4和驱动气缸53抓取并移动铸型3，如果铸型3到达设定的浇注位置，执行S02，否则，检查异常原因，排除故障并重复S01；

S02、通过浇注控制柜8控制浇注阀体 7对坩埚1中的铝合金液进行升液加压，使上述铝合金液按照设定升液速度在竖直升液管2和水平升液管2中升液并进入铸型3的横浇道中，如果上述铝合金液导通底部导电探针61，执行S03，否则，通过浇注控制柜8控制浇注阀体7停气，对坩埚1内的铝合金液进行泄压，使上述铝合金液自然回流至坩埚1内，检查异常原因，排除故障并重复S02；

S03、通过浇注控制柜8控制浇注阀体7继续对坩埚1中的铝合金液进行充型加压，使上述铝合金液按照设定充型速度在铸型3中充型并到达铸型3的溢流冒口处，如果上述铝合金液导通顶部导电探针62，执行S04，否则，到达设定充型时间后，执行S04；

S04、通过浇注控制柜8控制浇注阀体7对坩埚1中的铝合金液进行保压，使上述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间在铸型3中进行保压，执行S05；

S05、通过浇注控制柜8控制浇注阀体7停机，对不参与充型的铝合金液进行泄压，使不参与充型浇注的铝合金液自然回流至坩埚1内，执行S06；

S06、通过浇注控制柜8联动控制浇注机器人4移动铸型3至冷却线上进行冷却凝固，执行S07；

S07、通过浇注控制柜8联动控制浇注机器人4和驱动气缸53释放铸型3，同时使底部导电探针61和顶部导电探针62分别从底部探针孔和顶部探针孔中释放出来。

浇注控制柜8控制浇注阀体7对坩埚1的铝合金液进行加压，铝合金液经过竖直升液管21和水平升液管22升液后，当其导通开始充型位置导电点和预设电路时，此时的充型压力即是开始充型压力P1，开始充型时间为t1，当其导通结束充型位置导电点和预设电路时，此时的充型压力即是结束充型压力P2,结束充型时间为t2，即铸件的充型压力差ΔP为P2-P1，充型时间Δt=t2-t1，根据ΔP和Δt形成充型特性曲线，在后续铸造多个相同的铸件时，只要根据该充型特性曲线进行充型，即可实现准确充型，同时，开始充型位置导电点和结束充型位置导电点的设置还可以在后续充型过程中对充型特性曲线进行修正和调整，不需要在浇注前再进行计算，实现了定量浇注。铸件浇注过程的各个阶段的均能实现达到压力参数及所需时间的设置和显示，实际浇注的充型反馈曲线，按设置浇注参数的特性曲线，实现自动跟踪和精确控制功能，同时，也方便了技术人员依据实际的浇注结果，对初始设计参数的设定修正和调整，使浇注工艺参数控制更加稳定可靠。

为了使底部导电探针61和顶部导电探针62不会对上述浇注夹具产生影响，底部导电探针61通过下垫块91绝缘连接于下夹持臂51上，顶部导电探针62通过上垫块92绝缘连接于上夹持臂52上。

为了使底部导电探针61和顶部导电探针62的连接导线排布安全，减少意外的发生，上述浇注夹具上设置有用于固定底部导电探针61和顶部导电探针62的连接导线的接线板93。

为了使操作过程进一步明显化，浇注控制柜8还设置有用于指示底部导电探针61是否导通的底部导电探针指示灯81和用于指示顶部导电探针62是否导通的顶部导电探针指示灯82，开始充型底部导电探针指示灯81导通指示灯显示红色报警以及充满铸型时顶部导电探针指示灯82显示蓝色报警，更是方便操作人员观察和监控铸造充型系统的状态。

实施例二

其余与所述实施例一相同，实现铝合金铸件浇注采用顶注充型的功能，不同之处在于，上述的底部探针位置，安放在顶部开始浇注的附近位置，上述顶部导电探针，安装在 铸件最后充满铸型的冒口附近，利用开始进入铸型的铝液来导通导电探针，以控制浇注过程的铸型的开始浇注时间和利用上升的铝液来导通充满冒口附近的探针来控制充满时间，完成采用重力浇注系统的砂型铝合金铸造产品的铸造成型，相比采用人工浇注方式，定量准确，浇注效率高，减轻工人的劳动强度。

Claims (7)

1.一种低压铸造的浇注方法，用于将铝合金液浇注成型铸件，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对所述铝合金液进行升液加压，使所述铝合金液按照设定升液速度升液，如果开始充型位置导电点被所述铝合金液电导通，执行S2，否则，对所述铝合金液进行泄压，使所述铝合金液回流，检查异常原因，排除故障并重复S1；

S2、对所述铝合金液进行充型加压，使所述铝合金液按照设定充型速度充型，如果结束充型位置被所述铝合金液电导通，执行S3，否则，到达设定充型时间后，执行S3；

S3、对所述铝合金液进行保压，使所述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间进行保压，执行S4；

S4、对所述铝合金液进行泄压，使不参与充型的所述铝合金液泄压回流，执行S5；

S5、对参与充型的所述铝合金液进行冷却凝固，形成所述铸件。

2.根据权利要求1所述的浇注方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01、通过浇注控制柜控制浇注机器人抓取铸型，使安装于浇注机器人的浇注夹具上的底部导电探针插入所述铸型横浇道处的底部探针孔，使安装于浇注机器人的浇注夹具上的顶部导电探针插入所述铸型的溢流冒口处的顶部探针孔，移动所述铸型到达设定的浇注位置，执行S02，否则，检查异常原因，排除故障并重复S01；

S02、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气对坩埚中的铝合金液进行升液加压，使所述铝合金液按照设定升液速度在升液管中升液并进入所述铸型的横浇道中，如果所述底部导电探针被所述铝合金液电导通，执行S03，否则，通过所述浇注控制柜控制停机，对所述坩埚内的铝合金液进行泄压，使所述铝合金液自然回流至所述坩埚内，检查异常原因，排除故障并重复S02；

S03、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气继续对所述坩埚中的铝合金液进行充型加压，使所述铝合金液按照设定充型速度在所述铸型中充型并到达所述铸型的溢流冒口处，如果所述顶部导电探针被所述铝合金液电导通，执行S04，否则，到达设定充型时间后，执行S04；

S04、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气对所述坩埚中的铝合金液进行保压，使所述铝合金液按照设定保压压力和设定保压时间在所述铸型中进行保压，执行S05；

S05、通过所述浇注控制柜的浇注阀体控制压缩空气停气，并对所述坩埚中的铝合金液进行泄压，使不参与充型浇注的铝合金液自然回流至所述坩埚内，执行S06；

S06、通过所述浇注控制柜联动控制所述浇注机器人移动所述铸型至冷却线上进行冷却凝固，执行S07；

S07、通过所述浇注控制柜联动控制所述浇注机器人的浇注夹具释放所述铸型，并且使所述底部导电探针和顶部导电探针分别从底部探针孔和顶部探针孔中释放出来。

3.一种用于如权利要求2所述的浇注方法的浇注装置，包括坩埚、升液管、铸型、冷却线、浇注机器人、以及浇注控制柜，其特征在于，所述铸型的横浇道处设置有贯通至外界的底部探针孔，所述铸型的溢流冒口处设置有贯通至外界的顶部探针孔，所述浇注机器人安装有插入或拔出所述底部探针孔的底部导电探针和插入或拔出所述顶部探针孔的顶部导电探针，所述底部导电探针和顶部导电探针分别电连接所述浇注控制柜，所述浇注控制柜电连接工厂电源和压缩空气连接工厂压缩机，所述浇注机器人装配有浇注夹具，所述浇注夹具包括可进行相对方向开合运动的下夹持臂和上夹持臂，所述下夹持臂具有下夹持面，所述上夹持臂具有上夹持面，所述底部导电探针固定安装于所述下夹持面上，所述顶部导电探针固定安装于所述上夹持面上，所述下夹持臂和上夹持臂进行开合运动并且对应带动所述底部导电探针和顶部导电探针沿所述开合运动方向对应插入所述底部探针孔和顶部探针孔中或释放于所述底部探针孔和顶部探针孔外。

4.根据权利要求3所述的浇注装置，其特征在于，所述浇注夹具还包括驱动气缸和导向单元，所述导向单元包括基板、设置于所述基板上的直线导轨以及滑动连接于所述直线导轨的滑块，所述驱动气缸的缸体和基板固定安装于所述下夹持臂或上夹持臂上，所述驱动气缸的活塞杆和滑块固定连接所述上夹持臂或下夹持臂，所述驱动气缸电连接所述浇注控制柜由机器人的控制系统联动控制。

5.根据权利要求3所述的浇注装置，其特征在于，所述底部导电探针通过下垫块绝缘连接于所述下夹持臂上，所述顶部导电探针通过上垫块绝缘连接于所述上夹持臂上。

6.根据权利要求3所述的浇注装置，其特征在于，所述浇注夹具上设置有用于固定所述底部导电探针和顶部导电探针的连接导线的接线板。

7.根据权利要求3所述的浇注装置，其特征在于，所述浇注控制柜还设置有用于指示所述底部导电探针是否导通的底部导电探针指示灯和用于指示所述顶部导电探针是否导通的顶部导电探针指示灯。