CN110976805A - 一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法 - Google Patents

一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法，它涉及一种智能控制成形装置及方法，具体涉及一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法。本发明为了解决汽车副架类薄厚不均匀的铝合金铸件不适合采用冷铁吸热的工艺措施的问题。本发明的模具上固定板、上半模具、下半模具、模具下固定板由上至下依次设置，模具上固定板的下表面与上板模具的上表面连接，下坂模具的下表面与模具下固定板的上表面连接，模具上固定板和模具下固定板均设有换热介质进入口和换热介质排出口，上半模具和下半模具内均设有换热介质进入通道和换热介质排出通道。本发明属于机械铸造领域。

Description

一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法
技术领域
本发明涉及一种智能控制成形装置及方法，具体涉及一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法，属于机械铸造领域。
背景技术
反重力浇注成形的理想效果是使铸件自上而下地铸件冷却凝固，固液界面前沿的液体凝固收缩时，始终受到下部相对高温的液体金属的不断补缩，从而获得无缩孔和缩松的铸件。实际生产过程中，由于铸件的结构因素，很少有适合理想的顺序凝固结构的铸件，都要通过某些工艺措施来创造顺序凝固条件。采用冷铁对热节部位实行激冷吸热，调整局部温度创造整体顺序凝固的条件，是最普遍应用的有效手段之一。对于汽车副架类薄厚不均匀的铝合金铸件，采用金属模具、连续浇注的大批量生产，不适合采用冷铁吸热的工艺措施。针对上述情况，发明了复杂结构铝合金铸件反重力浇注智能控制成形方法。
发明内容
本发明为解决汽车副架类薄厚不均匀的铝合金铸件不适合采用冷铁吸热的工艺措施的问题，进而提出一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置及方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述装置包括换热控制系统、模具上固定板、上半模具、模具下固定板和下半模具；
模具上固定板、上半模具、下半模具、模具下固定板由上至下依次设置，模具上固定板的下表面与上板模具的上表面连接，下坂模具的下表面与模具下固定板的上表面连接，模具上固定板和模具下固定板均设有换热介质进入口和换热介质排出口，上半模具和下半模具内均设有换热介质进入通道和换热介质排出通道，换热介质进入口与换热介质进入通道连通，换热介质排出口与换热介质排出通道连通，换热介质进入口和换热介质排出口均与所述换热控制系统连接。
进一步的，所述换热控制系统包括计算机控制中心、温度监测系统、加热介质储存罐、冷却介质储存罐、两个测温传感器、加热介质供给电磁阀和冷却介质供给电磁阀；
上半模具和下半模具上分别各安装做一个测温传感器，测温传感器的温度信号输出端与温度监测系统温度信号接收端连接，温度监测系统的信号输出端与计算机控制中心的信号输入端连接，上半模具和下半模具的换热介质进入口与加热介质储存罐的出口连接，上半模具和下半模具的换热介质排出口与加热介质储存罐的入口连接，冷却介质储存罐的出口与上半模具和下半模具的换热介质进入口连接，冷却介质储存罐的入口与上半模具和下半模具的换热介质排出口连接，加热介质储存罐的出口处设有加热介质供给电磁阀，加热介质供给电磁阀的控制信号接收端与计算机控制中心的控制信号输出端连接，冷却介质储存罐的出口处设有冷却介质供给电磁阀，冷却介质供供给电磁阀的控制信号接收端与计算机控制中心的控制信号输出端连接。
本发明所述成形方法的具体步骤如下：
步骤一、液态金属进入模具换热点时，测温传感器将检测的温度信号传输给温度监测系统，温度监测系统将温度信号传输给计算机控制中心；
步骤二、计算机控制中心把步骤一中获得的信号与数据库中预先设定的温度数据进行比对；
判定该温度值低时，计算机控制中心发出控制信号给加热介质供给电磁阀，增大加热介质储存罐输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较低的加热介质从换热介质排出口排出回到加热介质储存罐内，提高加热效率，同时，计算机控制中心发出控制信号给冷却介质供给电磁阀，减少冷却介质储存罐输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较高的冷却介质从换热介质排出口排出回到冷却介质储存罐内，降低冷却速率；
判定该温度值高时，计算机控制中心发出控制信号给加热介质供给电磁阀，减少加热介质储存罐输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较高的加热介质从换热介质排出口排出回到加热介质储存罐内，降低加热效率，同时，计算机控制中心发出控制信号给冷却介质供给电磁阀，增大冷却介质储存罐输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较低的冷却介质从换热介质排出口排出回到冷却介质储存罐内，提高冷却速率；
步骤三、重复步骤一至步骤二，使模具换热点在不同时刻达到温度动态平衡；
步骤四、完成浇注完成一次后，计算机控制中心重新对每个换热点进行检测、调整到预设温度，为再次浇注做好准备。
本发明的有益效果是：本发明能够实现铸件凝固顺序智能化控制，从根本上避免铸件缩孔、缩松缺陷发生；本发明所述方法简单，容易实现，能够有效地提高生产效率；本发明科学、有效的控制模具的温度和应力分布状况，能够极大地提高模具寿命；本发明的换热介质可以使用多种选择，加热介质使用传热油；冷却介质可以使用压缩空气、水等。
附图说明
图1是本发明所述成型装置的结构示意图；
图2是换热控制系统结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置包括换热控制系统、模具上固定板1、上半模具2、模具下固定板3和下半模具4；
模具上固定板1、上半模具2、下半模具4、模具下固定板3由上至下依次设置，模具上固定板1的下表面与上板模具2的上表面连接，下坂模具4的下表面与模具下固定板3的上表面连接，模具上固定板1和模具下固定板3均设有换热介质进入口5和换热介质排出口6，上半模具2和下半模具3内均设有换热介质进入通道7和换热介质排出通道8，换热介质进入口5与换热介质进入通道7连通，换热介质排出口6与换热介质排出通道8连通，换热介质进入口5和换热介质排出口6均与所述换热控制系统连接。
本实施方式中上半模具2和下半模具4组成模具。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置，其特征在于：所述换热控制系统包括计算机控制中心9、温度监测系统10、加热介质储存罐11、冷却介质储存罐12、两个测温传感器13、加热介质供给电磁阀14和冷却介质供给电磁阀15；
上半模具2和下半模具4上分别各安装做一个测温传感器13，测温传感器13的温度信号输出端与温度监测系统10温度信号接收端连接，温度监测系统10的信号输出端与计算机控制中心9的信号输入端连接，上半模具2和下半模具4的换热介质进入口5与加热介质储存罐11的出口连接，上半模具2和下半模具4的换热介质排出口6与加热介质储存罐11的入口连接，冷却介质储存罐12的出口与上半模具2和下半模具4的换热介质进入口5连接，冷却介质储存罐12的入口与上半模具2和下半模具4的换热介质排出口6连接，加热介质储存罐11的出口处设有加热介质供给电磁阀14，加热介质供给电磁阀14的控制信号接收端与计算机控制中心9的控制信号输出端连接，冷却介质储存罐11的出口处设有冷却介质供给电磁阀15，冷却介质供供给电磁阀15的控制信号接收端与计算机控制中心9的控制信号输出端连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形方法的具体步骤如下：
步骤一、液态金属进入模具换热点时，测温传感器13将检测的温度信号传输给温度监测系统10，温度监测系统10将温度信号传输给计算机控制中心1；
步骤二、计算机控制中心9把步骤一中获得的信号与数据库中预先设定的温度数据进行比对；
判定该温度值低时，计算机控制中心9发出控制信号给加热介质供给电磁阀14，增大加热介质储存罐11输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较低的加热介质从换热介质排出口6排出回到加热介质储存罐11内，提高加热效率，同时，计算机控制中心9发出控制信号给冷却介质供给电磁阀15，减少冷却介质储存罐12输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较高的冷却介质从换热介质排出口6排出回到冷却介质储存罐12内，降低冷却速率；
判定该温度值高时，计算机控制中心9发出控制信号给加热介质供给电磁阀14，减少加热介质储存罐11输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较高的加热介质从换热介质排出口6排出回到加热介质储存罐11内，降低加热效率，同时，计算机控制中心9发出控制信号给冷却介质供给电磁阀15，增大冷却介质储存罐12输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较低的冷却介质从换热介质排出口6排出回到冷却介质储存罐12内，提高冷却速率；
步骤三、重复步骤一至步骤二，使模具换热点在不同时刻达到温度动态平衡；
步骤四、完成浇注完成一次后，计算机控制中心9重新对每个换热点进行检测、调整到预设温度，为再次浇注做好准备。
工作原理
本发明根据铸件的结构和特点，利用计算机模拟的方法获得铸件各个部位凝固过程中的实时温度场和固相分数，有针对性地设计出智能模具N个局部换热点，编制出模具温度控制程序，使铸件按照程序中设定的模具温度凝固和冷却。通过计算机控制中心可以对设定的N个换热点中的任何一个进行瞬间独立加热和冷却。并且通过调节换热介质的压力、流量等参数控制换热强度，使该点随着铸件凝固冷却的过程达到预先设定模具温度要求，满足铸件凝固顺序的要求，消除缩孔、缩松等缺陷、提高性能，获得理想的铸件。这种铸件凝固顺序智能控制基本原则是，当铸件凝固过程中，固液界面未到达或接近某换热点时，该点的温度要高于液相线温度，保持此处的液体能够对周围凝固区域进行充分的补缩作用；当固液界面到达某换热点时，该点的温度要低于固相线温度且逐渐降低，保持周围的液体对该点进行补缩。当铸件完全凝固结束的冷却过程中也要保持温度智能控制，根据铸件冷却过程中形成的收缩应力特点控制温度分布，有利于获得健全的铸件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置，其特征在于：所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置包括换热控制系统、模具上固定板(1)、上半模具(2)、模具下固定板(3)和下半模具(4)；
模具上固定板(1)、上半模具(2)、下半模具(4)、模具下固定板(3)由上至下依次设置，模具上固定板(1)的下表面与上板模具(2)的上表面连接，下坂模具(4)的下表面与模具下固定板(3)的上表面连接，模具上固定板(1)和模具下固定板(3)均设有换热介质进入口(5)和换热介质排出口(6)，上半模具(2)和下半模具(3)内均设有换热介质进入通道(7)和换热介质排出通道(8)，换热介质进入口(5)与换热介质进入通道(7)连通，换热介质排出口(6)与换热介质排出通道(8)连通，换热介质进入口(5)和换热介质排出口(6)均与所述换热控制系统连接。
2.根据权利要求1所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形装置，其特征在于：所述换热控制系统包括计算机控制中心(9)、温度监测系统(10)、加热介质储存罐(11)、冷却介质储存罐(12)、两个测温传感器(13)、加热介质供给电磁阀(14)和冷却介质供给电磁阀(15)；
上半模具(2)和下半模具(4)上分别各安装做一个测温传感器(13)，测温传感器(13)的温度信号输出端与温度监测系统(10)温度信号接收端连接，温度监测系统(10)的信号输出端与计算机控制中心(9)的信号输入端连接，上半模具(2)和下半模具(4)的换热介质进入口(5)与加热介质储存罐(11)的出口连接，上半模具(2)和下半模具(4)的换热介质排出口(6)与加热介质储存罐(11)的入口连接，冷却介质储存罐(12)的出口与上半模具(2)和下半模具(4)的换热介质进入口(5)连接，冷却介质储存罐(12)的入口与上半模具(2)和下半模具(4)的换热介质排出口(6)连接，加热介质储存罐(11)的出口处设有加热介质供给电磁阀(14)，加热介质供给电磁阀(14)的控制信号接收端与计算机控制中心(9)的控制信号输出端连接，冷却介质储存罐(11)的出口处设有冷却介质供给电磁阀(15)，冷却介质供供给电磁阀(15)的控制信号接收端与计算机控制中心(9)的控制信号输出端连接。
3.一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形方法，其特征在于：所述一种复杂结构铝合金反重力浇筑智能控制成形方法的具体步骤如下：
步骤一、液态金属进入模具换热点时，测温传感器(13)将检测的温度信号传输给温度监测系统(10)，温度监测系统(10)将温度信号传输给计算机控制中心(1)；
步骤二、计算机控制中心(9)把步骤一中获得的信号与数据库中预先设定的温度数据进行比对；
判定该温度值低时，计算机控制中心(9)发出控制信号给加热介质供给电磁阀(14)，增大加热介质储存罐(11)输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较低的加热介质从换热介质排出口(6)排出回到加热介质储存罐(11)内，提高加热效率，同时，计算机控制中心(9)发出控制信号给冷却介质供给电磁阀(15)，减少冷却介质储存罐(12)输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较高的冷却介质从换热介质排出口(6)排出回到冷却介质储存罐(12)内，降低冷却速率；
判定该温度值高时，计算机控制中心(9)发出控制信号给加热介质供给电磁阀(14)，减少加热介质储存罐(11)输出的加热介质流量和压力，之前模具内温度较高的加热介质从换热介质排出口(6)排出回到加热介质储存罐(11)内，降低加热效率，同时，计算机控制中心(9)发出控制信号给冷却介质供给电磁阀(15)，增大冷却介质储存罐(12)输出的冷却介质流量和压力，之前模具内温度较低的冷却介质从换热介质排出口(6)排出回到冷却介质储存罐(12)内，提高冷却速率；
步骤三、重复步骤一至步骤二，使模具换热点在不同时刻达到温度动态平衡；
步骤四、完成浇注完成一次后，计算机控制中心(9)重新对每个换热点进行检测、调整到预设温度，为再次浇注做好准备。
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