CN108772539A - 一种铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，包括：铸造模具，在其内设置有介质通道；进水管与介质通道的进口相连；回水管与介质通道的出口相连；微型无线测温芯片，其测温端尽可能地靠近铸造模具型腔；在每条进水管上均设置有电磁换向阀；控制器，其可发出控制信号至电磁换向阀。这样一来，便可根据微型无线测温芯片测得的数值近似推导地出型腔各不同区域的实际温度。在电磁换向阀的控制下，使得介质通道在一定时间段内流通高温水，在另一时间段内流通冷却水。控制器根据各微型无线测温芯片的实际温度数值发出相应的控制信号至上述电磁换向阀，进而决定电磁换向阀的工作位置，从而实现了铸造模具快速升温和快速降温的目的。
Description
技术领域
本发明涉及铸造模具温度控制技术领域，特别涉及了一种铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统。
背景技术
现有技术中，汽车轮毂通常采用铸造成型。在铸造模具生产过程中，为了提高汽车轮毂的质量，减少或避免气孔、粘模、拉伤、热裂等质量事故的发生，必须把模具的温度控制在一个理想的范围内。铸造模具的温度控制对于金属液的充填、凝固过程以及铸造模具使用寿命和铸件质量的稳定性有着非常大的影响，是必须要控制的参数之一。现有做法通常为：先将铸造模具放入箱式电炉内加热，待其温度升高到一定值时，再将其从电炉内取出安装到铸造机台上进行生产，利用连续生产过程保持模具温度。但是上述做法很难精确控制模具在连续生产过程中温度的控制梯度，且铸造模具自身温度降低速度较慢，会延长汽车轮毂的脱模时间。上述因素会对汽车轮毂铸造质量和生产效率带来大的影响，亟待技术人员解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种结构简单，温度控制精确，能分区域独立控制的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统。
为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，包括：
铸造模具，其包括上模和下模；
在上述上模和下模内均设置有介质通道，用于流通高温水或冷却水；
水管，其包括进水管和回水管；进水管与介质通道的进口相连；回水管与介质通道的出口相连；
微型无线测温芯片，其数量设置为多个；微型无线测温芯片设置于上模和下模内，其测温端距离铸造模具型腔1mm～3mm；
在每条进水管上均设置有电磁换向阀，用来控制与该进水管相对应的介质通路与高温水或冷却水的连通；
控制器，其用来接收微型无线测温芯片发出的温度信号，经过数据处理、分析，且与预设目标值作比较后，发出相应的控制信号至电磁换向阀。
微型无线测温芯片紧靠着铸造模具型腔设置，从而便可近似推导出型腔各不同区域的实际温度。在铸造模具型腔内设置的介质通道为两用通道，即在电磁换向阀的控制下该介质通道在一定时间段内流通高温水，在另一时间段内流通冷却水。控制器根据各微型无线测温芯片的实际温度数值发出相应的控制信号至上述电磁换向阀，进而决定电磁换向阀的工作位置，从而实现了铸造模具快速升温和快速降温的目的。
作为本发明的进一步改进，介质通道沿着铸造模具型腔走向布置。
介质通道与铸造模具型腔的走向一致，有利于两者之间进行的热交换更加充分，且有利于实现型腔各区域温度变化量一致。
作为本发明的进一步改进，介质通道距离铸造模具型腔3mm～5mm。
将介质通道与铸造模具型腔的距离设置为3mm～5mm，有利于两者快速地进行热量交换，且保证了型腔自身的结构强度。
作为本发明的进一步改进，介质通道距离铸造模具型腔4mm。
作为本发明的另一种优选方案，铸造模具型腔根据其具体形状及大小划分了多个区域；在每个区域内均设置有介质通道；靠近铸造模具型腔位置的介质通道呈平面螺旋形。
平面螺旋形的介质通道分别设置于铸造模具型腔的不同区域，从而可以对不同各区域进行独立控制，优化了工件的成型温度，进而提高了工件的成型质量。
作为本发明的进一步改进，该铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统还包括流量控制阀。该流量控制阀设置于电磁换向阀和介质通道进口之间。流量控制阀与控制器相连。
控制器根据实时检测到的铸造模具型腔温度值来作出行为判定，发出相应控制信号给流量控制阀，以实现流入某条介质通路的高温水或冷却水量的控制，从而实现对模具型腔升温速度或降温速度更为精确的控制。
作为本发明的进一步改进，在各介质通道的进口和出口位置均设置有温度测试装置。温度测试装置与控制器相连。
通过上述设置，温度测试装置实时将其测量的介质通道进口和出口温度值反馈至控制器，经过上述控制器处理、分析，即可得出每条介质通道的温降或温升差值，并发出相应控制信号至流量控制阀，从而改变流经介质通道的高温水或冷却水的流量，进而保证铸造模具各区域温升或温降的一致性、均匀性，避免由于铸造模具自身热形变对铸造件自身尺寸及内应力的影响。
作为本发明的进一步改进，控制器为PLC可编程控制器。
PLC控制器具有便于进行人工编程，响应速度快，便于维护的优点。
作为本发明的进一步改进，该铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统还包括温度记录装置，其与微型无线测温芯片及温度测试装置相连，以用来记录温度变化曲线。
作为本发明的进一步改进，水管为不锈钢软管。
不锈钢软管的柔软性较好，其内壁不易粘附水垢，且其自身还具有良好的耐热冲击性，以适应本系统的极冷极热要求。
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是本发明中铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统中一种实施方式的结构示意图。
图2是本发明中铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统中一种实施方式的控制原理图。
图3是本发明中铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统中另一种实施方式的结构示意图。
图4是本发明中铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统中另一种实施方式的控制原理图。
1-铸造模具；11-上模；12-下模；13-介质通道；2-水管；21-进水管；22-回水管；3-微型无线测温芯片；4-电磁换向阀；5-显示器；6-流量控制阀；7-单向阀；8-高温水发生装置；9-冷却水发生装置；10-温度测试装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
图1、图2分别示出了本发明中铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统的结构示意图和控制原理图。该铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统由铸造模具1、水管2、微型无线测温芯片3、电磁换向阀4、控制器、高温水发生装置8、冷却水发生装置9及即时反映上述微型无线测温芯片3温度值的显示器5等几部分构成，其中，铸造模具1包括上模11和下模12。在上述上模11和下模12内均设置有介质通道13，用于流通高温水或冷却水。为了减缓或防止介质通道13在高温水或冷却水的化学、电化学作用下或由微生物的代谢活动而被侵蚀和变质的措施，可以在其内壁涂覆有机硅耐热漆等。水管2包括进水管21和回水管22，两者分别与介质通道13的进口和出口连通。上述水管2优选不锈钢软管，其的柔软性较好，且内壁不易粘附水垢，自身还具有良好的耐热冲击性，可以很好地适应本系统极冷极热的环境要求。为了便于对铸造模具型腔温度有一个更加精确、立体的检测，可以在铸造模具的上模11和下模12内设置多个微型无线测温芯片3检测点，其具体位置可以根据具体型腔大小及形状确定，一般情况下，微型无线测温芯片3测温端距离铸造模具型腔以1mm～3mm为宜。在每条进水管21上均设置有电磁换向阀4，用来控制与该进水管21相对应的介质通路13与高温水或冷却水的连通。控制器用来接收微型无线测温芯片3发出的温度信号，经过数据处理、分析，且与预设目标值作比较后，发出相应的控制信号至电磁换向阀4。这样一来，微型无线测温芯片3紧靠着铸造模具型腔设置，从而便可近似推导出型腔各不同区域的实际温度。在铸造模具型腔内设置的介质通道13为两用通道，即在电磁换向阀4的控制下该介质通道13在一定时间段内流通高温水，在另一时间段内流通冷却水。控制器根据各微型无线测温芯片3的实际温度数值发出相应的控制信号至上述电磁换向阀4，改变其阀芯的位置，进而决定电磁换向阀4的工作位置，从而实现了铸造模具快速升温和快速降温的目的。
在此需要特别说明一点，微型无线测温芯片3具有体积小，响应速度快的特点，且其自身运作原理也相当特别，其内置的微型天线可以接收到路由器发出的无线电波讯号，并会将之转化成所需的电力。一旦充满电之后，感传感器便可以测量附近的温度。
作为更进一步的优化，上述控制器优选PLC可编程控制器，其具有人工编程快捷，响应速度快，便于维护的优点。
作为上述铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统的进一步优化，介质通道13呈长条通孔状，且尽量沿着铸造模具型腔走向布置，上述设置可以更加有利于两者之间进行的热交换更加充分，且有利于实现型腔各区域温度变化量一致。作更进一步的优化，介质通道13与铸造模具型腔的距离一般设置为3mm～5mm，最优选值为4mm。
作为上述铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统的另一种优化方案，可以根据铸造模具型腔的具体形状及大小将其划分了多个区域。在每个区域内均设置有介质通道13。更进一步的优化，靠近铸造模具型腔位置的介质通道13呈平面螺旋形。上述设置方式可以对不同各区域进行独立控制，优化了工件的成型温度，进而提高了工件的成型质量。
再者，在电磁换向阀4和介质通道13进口之间还可以设置流量控制阀6，且其与控制器相连。这样一来，控制器根据实时检测到的铸造模具型腔温度值来作出行为判定，发出相应控制信号给流量控制阀6，以实现流入某条介质通路13的高温水或冷却水量的控制，从而实现对模具型腔升温速度或降温速度更为精确的控制。
再者，在该铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统内还可设置有温度记录装置，其与微型无线测温芯片3及温度测试装置10均相连。另外，还可以设置有存储装置，其用来即时对温度变化曲线以特定格式进行保存。
最后，还可以在各介质通道的进口和出口位置均设置有温度测试装置10(如图3所示)。温度测试装置10与控制器相连。这样一来，温度测试装置10实时将其测量介质通道13的进口和出口温度值反馈至控制器，经过上述控制器处理、分析，即可得出每条介质通道13的温降或温升差值，并发出相应控制信号至流量控制阀6，从而改变流经每条介质通道13的高温水或冷却水的流量(具体控制原理参见图4)，进而保证铸造模具各区域温升或温降的一致性、均匀性，避免由于铸造模具自身热形变对铸造件自身尺寸及内应力的影响。
另外，在高温水发生装置8及冷却水发生装置9的出口处还可以设置单向阀7，从而减少高温水或冷却水水流的短时压力变化对高温水发生装置8及冷却水发生装置9造成的影响，从而延长两者的使用寿命。上述单向阀7的开启压力不宜过大，一般优选0.035MPa。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，包括：
铸造模具，其包括上模和下模；
在所述上模和所述下模内均设置有介质通道，用于流通高温水或冷却水；
水管，其包括进水管和回水管；所述进水管与所述介质通道的进口相连；所述回水管与所述介质通道的出口相连；
微型无线测温芯片，数量设置为多个，其设置于所述上模和所述下模内，其测温端距离所述铸造模具型腔1mm～3mm；
在每条所述进水管上均设置有电磁换向阀，用来控制与所述进水管相对应的介质通路与高温水或冷却水的连通；
控制器，其用来接收所述微型无线测温芯片发出的温度信号，经过数据处理、分析，且与预设目标值作比较后，发出相应的控制信号至所述电磁换向阀。
2.根据权利要求1所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述介质通道沿着所述铸造模具型腔走向布置。
3.根据权利要求2所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述介质通道距离所述铸造模具型腔3mm～5mm。
4.根据权利要求3所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述介质通道距离所述铸造模具型腔4mm。
5.根据权利要求4所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述铸造模具型腔根据其具体形状及大小划分了多个区域；在每个所述区域内均设置有所述介质通道；靠近所述铸造模具型腔位置的介质通道呈平面螺旋形。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，还包括流量控制阀；所述流量控制阀设置于所述电磁换向阀和所述介质通道进口之间；所述流量控制阀与所述控制器相连。
7.根据权利要求6所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，在各所述介质通道的进口和出口位置均设置有温度测试装置；所述温度测试装置与所述控制器相连。
8.根据权利要求7所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述控制器为PLC可编程控制器。
9.根据权利要求7所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，还包括温度记录装置，其与所述微型无线测温芯片及所述温度测试装置相连，以用来记录温度变化曲线。
10.根据权利要求7所述的铸造模具型腔快速加热和快速冷却系统，其特征在于，所述水管为不锈钢软管。
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