CN114309524A - 半固态浆料的质量在线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于半固态浆料的质量检测技术领域，包括成型设备，成型设备包括具有压射腔的压射管和连接于压射管并用于半固态浆料成型的成型模具、可沿压射腔滑动且用于将压射腔内的半固态浆料挤入成型模具的活动推杆；质量在线监测系统还包括可与半固态浆料相接以采集压力信号的压力传感器，成型模具具有成型腔室，成型腔室连通于压射腔，压力传感器设置于活动推杆或/和成型腔室朝向于压射腔的一端；所述质量在线监测系统还包括连接于压力传感器并用于将接收的压力信号并转化为数字信号的数据转化模块、连接于数据转化模块并用于分析压力信号的分析模块。本发明还提供了一种半固态浆料的质量在线监测方法。

Description

半固态浆料的质量在线监测系统及方法

技术领域

本发明属于金属及合金半固态成形技术领域，尤其涉及半固态浆料的质量检测系统及方法。

背景技术

金属及合金半固态成形技术在汽车零部件、通信设备等行业已实现小规模产业化应用，但尚缺少可靠的半固态浆料质量在线检测系统。半固态浆料质量对最终产品质量有决定性影响。在连续生产中，半固态浆料质量发生偏离时往往不能被及时发现并修正，导致产品合格率降低。现有技术中，通常采用测温装置测量半固态浆料的温度，用温度表征半固态浆料的质量。然而，半固态浆料的温度不是决定其质量的本质因素，也不是决定性因素，不能准确反映其质量水平。张帆等人发明了一种基于平行板压缩测量半固态浆料表观粘度的方法(专利CN201410291204.5)，用表观粘度表征半固态浆料质量，较为准确，但是，该方法破坏半固态浆料且需要专用设备，且不适用于在线检测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了半固态浆料的质量在线监测系统及方法，用于在线监测成型中半固态浆料的质量，结构简单，易于操作且可靠性佳。

本发明的技术方案是提出了半固态浆料的质量在线监测系统，包括成型设备，所述成型设备包括具有压射腔的压射管和连接于所述压射管并用于半固态浆料成型的成型模具、可沿所述压射腔滑动且用于将所述压射腔内的半固态浆料挤入所述成型模具的活动推杆；所述质量在线监测系统还包括可与半固态浆料相接以采集压力信号的压力传感器，所述成型模具具有成型腔室，所述成型腔室连通于所述压射腔，所述压力传感器设置于所述活动推杆或/和所述成型腔室朝向于所述压射腔的一端；所述质量在线监测系统还包括连接于所述压力传感器并用于将接收的压力信号并转化为数字信号的数据转化模块、连接于所述数据转化模块并用于分析压力信号的分析模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述活动推杆设置有用于安装所述压力传感器的孔位，所述压力传感器的一端与所述孔位靠近所述压射管的一端平齐设置。

作为本技术方案的进一步改进，所述压射管与所述成型设备可拆卸连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据转化模块为数字变送器或数据采集卡。

作为本技术方案的进一步改进，所述质量在线监测系统还包括连接于所述分析模块并用于将压力值与设定的标准值范围作对比的对比模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述质量在线监测系统还包括用于在压力值偏离设定的标准值范围时发出警报的警报模块，所述警报模块连接于所述对比模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述成型设备为压铸机或挤压铸造机。

本发明还提供了半固态浆料的质量在线监测方法，采用上述质量在线监测系统对半固态浆料进行质量监测，包括以下步骤：

上料步骤，使半固态浆料进入所述成型设备的压射腔内；

采集压力信号步骤，所述活动推杆向前推进，所述压力传感器与半固态浆料相接以采集压力信号；

压力信号转化步骤，所述数据转化模块将所述压力传感器传来的压力信号转化为数字信号；

压力信号分析步骤，将所述数据转化模块传来的数字信号转化为压力值进行分析。

作为本技术方案的进一步改进，所述质量在线监测方法还包括对比步骤，用于压力值与设定的标准值范围作对比。

作为本技术方案的进一步改进，所述质量在线监测方法还包括警报提示步骤，于压力值偏离设定的标准值范围时警报模块发出警报。

本发明所提供的半固态浆料的质量在线监测系统及方法，通过所述活动推杆前端的所述压力传感器与半固态浆料相接以采集压力信号，再通过信号处理和分析得到压力值，能用于在线监测成型过程中半固态浆料的质量，结构简单，易于操作；通过对比模块，将采集到的半固态浆料的压力值与标准值范围作对比，在发生偏离时通过设置的报警模块发出警报提醒用户，实现半固态浆料的实时在线质量监测，辅助产品质量控制，可靠性佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的半固态浆料的质量在线监测系统的连接示意图；

图2是本发明实施例提供的半固态浆料的质量在线监测系统中压力传感器安装于成型设备的结构示意图；

图3是图2中沿A-A剖面的剖面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种半固态浆料的质量在线监测方法的流程图；

图5是本发明实施例中采用半固态浆料的质量在线监测系统测得的压力值与活动推杆位移之间的变化关系图；

图6是图5中质量优的半固态浆料的微观组织；

图7是图5中质量良的半固态浆料的微观组织；

图8是图5中质量差的半固态浆料的微观组织。

图中标号：

1-成型模具，11-成型腔室，12-型腔通道；

2-压射管，21-压射腔；3-活动推杆，31-孔位；4-压力传感器；5-半固态浆料；6-数据转化模块；7-分析模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。

另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的半固态浆料5的质量在线监测系统，包括成型设备，所述成型设备包括活动推杆3和压射管2，所述压射管2具有压射腔21，所述活动推杆3可沿所述压射腔21滑动且用于将所述压射腔21内的半固态浆料5挤入所述成型模具1，所述成型设备包括用于半固态浆料成型的成型模具1，所述质量在线监测系统还包括压力传感器4，所述成型模具1连接于所述压射管2并用于半固态浆料5成型，压力传感器4可与半固态浆料5相接，以采集压力信号；所述成型模具1具有成型腔室11，所述成型腔室11连通于所述压射腔21，在一个实施例中，所述压力传感器4设置于所述活动推杆3；在另一个实施例中，所述压力传感器4设置于所述成型腔室11朝向于所述压射腔21的一端；当然，在其他的实施例中，通过设置两个所述压力传感器4，其中一个所述压力传感器4设置于活动推杆3，另一个所述压力传感器4设置于所述成型腔室11朝向于所述压射腔21的一端，也可对压射管2内的半固态浆料5进行压力检测，并进行校正，以使得到的压力信号更为准确；所述质量在线监测系统还包括数据转化模块6和分析模块7，所述数据转化模块6连接于所述压力传感器4并用于将接收的压力信号并转化为数字信号；所述分析模块7(本实施例中为计算机的分析软件)连接于所述数据转化模块6，用于分析压力信号。本发明实施例所提供的半固态浆料5的质量在线监测系统，能用于在线监测成型中半固态浆料5的质量，结构简单，实现半固态浆料5的质量实时在线监测，辅助产品质量控制，易于操作且可靠性佳。

进一步地，所述活动推杆3设置有孔位31，所述压力传感器4安装于所述孔位31，所述压力传感器4的一端与所述孔位31靠近所述压射管2的一端平齐设置。具体应用中，如图2和图3所示，于所述压力传感器4设置于所述活动推杆3时，所述压力传感器4安装于所述孔位31，所述压力传感器4于所述孔位31的一端保持平齐，所述成型模具1具有成型腔室11，所述成型腔室11包括与所述压射腔21相连的型腔通道12和主型腔；具体应用中，压射管2的顶部具有开口，从开口处放入半固态浆料5，于所述活动推杆3向前推进时，带动所述压力传感器4向前并与所述压射管2内的半固态浆料5相接，半固态浆料5从所述压射腔21、型腔通道12再到达主型腔内；具体地，所述活动推杆3具有贯通的孔位31，用于安装所述压力传感器4，所述压力传感器4随所述活动推杆3向前，当与半固态浆料5相接时即可采集到信号，通过电缆线将信号传输(或无线传输)到数据转化模块6。在另外一个实施例中，设置两个所述压力传感器4，其中一个压力传感器4安装于所述孔位31，所述压射管2的一端与所述活动推杆3连接，所述成型模具1的一侧具有开口，所述压射管2的另一端伸入开口；型腔通道12具有与所述压射管2另一端相对的安装面，另一个压力传感器4设置于安装面，两个所述压力传感器4相对设置，于所述活动推杆3向前将半固态浆料5推进并与另一个所述压力传感器4相接时，另一个所述压力传感器4即可采集到压力信号。

进一步地，所述成型模具1与所述压射管2可拆卸连接。作为一种可选的实施例，可定制不同型腔的成型模具1，所述成型模具1可拆卸连接，便于更换或维护，以满足实际需要。

进一步地，所述数据转化模块6为数字变送器，可以将采集到的压力信号放大，并将模拟量变换成数字量。在另外一个实施例中，也可采用数据采集卡，也能将压力信号转化为数字信号。

进一步地，所述质量在线监测系统还包括对比模块，所述对比模块连接于所述分析模块7，将压力值与设定的标准值范围作对比。所述质量在线监测系统还包括警报模块，所述警报模块连接于所述对比模块，于压力值偏离设定的标准值范围时可发出警报，以便实时提醒用户半固态浆料5的质量发生偏离。如图5所示，所述压力传感器4采集到的压力信号转换为压力值后，随活动推杆3向前推进的位移变化，测得的压力值随之变化；作为一种可选的实施例，对半固态浆料5进行多次成型，依据测得的压力值与标准值范围对比，并根据成型效果将半固态浆料5主要分为质量优、良和差(分别对应5a、5b和5c)。当压力值处于标准值范围以内的半固态浆料5a质量优，如图6所示，微观组织均匀，初生固相颗粒细小、近球状或蔷薇状；当压力值与标准值范围稍有偏离，则半固态浆料5b的质量良，如图7所示，微观组织较为均匀，初生固相颗粒较为细小、近球状或蔷薇状；而压力值与标准值范围偏离较大时，则半固态浆料5c的质量差，如图8所示，微观组织均匀度较差，初生固相颗粒粗大、树枝状，以此可以判断出半固态浆料5的质量，实时对半固态浆料5的质量进行在线监测，实用性高且非常便捷，可靠性佳。

进一步地，本发明所提供的实施例中，所述成型设备为压铸机；在另外一个实施例中，所述成型设备也可采用挤压铸造机；当然，也可以采用其他的半固态浆料5适用的成型设备，在成型中需要对半固态浆料5进行检测的场合。

本发明实施例还提供了半固态浆料5的质量在线监测方法，如图4所示，采用上述质量在线监测系统对半固态浆料5进行质量监测，包括以下步骤：

上料步骤，使半固态浆料5进入所述成型设备的压射腔21内；本实施例中，所述压射管2具有开口，半固态浆料5从开口处放入所述压射腔21内，上料简单。

采集压力信号步骤，所述活动推杆3向前推进，所述压力传感器4与半固态浆料5相接以采集压力信号；需要解释的是，压力传感器4可以设置于所述活动推杆3，也可以设置于所述成型腔室11朝向于所述压射腔21的一端，或者，所述活动推杆3和所述成型腔室11朝向于所述压射腔21的一端均设置有所述压力传感器4，上述情况的压力传感器4均可与所述压力传感器4与半固态浆料5相接以采集压力信号。本实施例中，活动推杆3的前端设置有压力传感器4，活动推杆3向前推进至前端与半固态浆料5相接时，活动推杆3的前端的压力传感器4可采集压力信号。若所述成型腔室11朝向于所述压射腔21的一端设置有压力传感器4，活动推杆3使半固态浆料5与成型腔室11处的压力传感器4相接，此时成型腔室11处的压力传感器4即可以采集压力信号。

压力信号转化步骤，所述数据转化模块6将所述压力传感器4传来的压力信号转化为数字信号；

压力信号分析步骤，将所述数据转化模块6传来的数字信号转化为压力值进行分析。

进一步地，所述质量在线监测方法还包括对比步骤，用于压力值与设定的标准值范围作对比。

进一步地，所述质量在线监测方法还包括警报提示步骤，于压力值偏离设定的标准值范围时警报模块发出警报。

本发明实施例所提供的半固态浆料5的质量在线监测系统及方法，通过所述活动推杆3前端的所述压力传感器4与半固态浆料5相接以采集压力信号，再通过信号处理和分析得到成型中半固态浆料5的压力值，能用于在线监测半固态浆料5的质量，结构简单，易于操作；通过对比模块，将采集到的半固态浆料5的压力值与标准值范围作对比，在发生偏离时通过设置的报警模块发出警报提醒用户，实现半固态浆料5的质量实时在线监测，辅助产品质量控制，可靠性佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.半固态浆料的质量在线监测系统，其特征在于，包括成型设备，所述成型设备包括具有压射腔的压射管和连接于所述压射管并用于半固态浆料成型的成型模具、可沿所述压射腔滑动且用于将所述压射腔内的半固态浆料挤入所述成型模具的活动推杆；所述质量在线监测系统还包括可与半固态浆料相接以采集压力信号的压力传感器，所述成型模具具有成型腔室，所述成型腔室连通于所述压射腔，所述压力传感器设置于所述活动推杆或/和所述成型腔室朝向于所述压射腔的一端；所述质量在线监测系统还包括连接于所述压力传感器并用于将接收的压力信号并转化为数字信号的数据转化模块、连接于所述数据转化模块并用于分析压力信号的分析模块。

2.如权利要求1所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述活动推杆设置有用于安装所述压力传感器的孔位，所述压力传感器的一端与所述孔位靠近所述压射管的一端平齐设置。

3.如权利要求1所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述成型模具与所述压射管可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述数据转化模块为数字变送器或数据采集卡。

5.如权利要求1所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述质量在线监测系统还包括连接于所述分析模块并用于将压力值与设定的标准值范围作对比的对比模块。

6.如权利要求5所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述质量在线监测系统还包括用于在压力值偏离设定的标准值范围时发出警报的警报模块，所述警报模块连接于所述对比模块。

7.如权利要求1至6中任一项所述的质量在线监测系统，其特征在于，所述成型设备为压铸机或挤压铸造机。

8.半固态浆料的质量在线监测方法，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一项所述的质量在线监测系统对半固态浆料进行质量监测，包括以下步骤：

上料步骤，使半固态浆料进入所述成型设备的压射腔内；

采集压力信号步骤，所述活动推杆向前推进，所述压力传感器与半固态浆料相接以采集压力信号；

压力信号转化步骤，所述数据转化模块将所述压力传感器传来的压力信号转化为数字信号；

压力信号分析步骤，将所述数据转化模块传来的数字信号转化为压力值进行分析。

9.如权利要求8所述的质量在线监测方法，其特征在于，所述质量在线监测方法还包括对比步骤，用于压力值与设定的标准值范围作对比。

10.如权利要求9所述的质量在线监测方法，其特征在于，所述质量在线监测方法还包括警报提示步骤，于压力值偏离设定的标准值范围时警报模块发出警报。

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