[发明专利]铝活塞铸造模具温度在线自动控制装置及方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种发动机用铝活塞毛坯铸造用模具温度在线自动控制装置及方法，尤其是一种大直径柴油铝活塞（直径Φ≥120mm以上）毛坯铸造用模具温度自动控制装置及方法。

背景技术

目前，发动机用铝活塞毛坯制造时，大多采用简单的机械开合模生产方式，铸造工艺的控制更是相对落后，尤其是大直径柴油活塞的生产，大部分仍沿用手工作坊式生产方式，这种方式简单，但生产效率低，工艺稳定性差，难以适应大规模生产和对产品高质量的要求。

近年来，为提高发动机的动力性能，降低油耗、噪音及排放，并提高整机可靠性。柴油机正朝着涡轮增压和直喷化方向发展，发动机活塞的工作条件越来越恶劣，要求在高温、高负荷条件下耐久、可靠的工作，并进一步提高使用寿命。在此情况下，由于活塞所承受的热负荷的增加，给活塞带来了一系列的问题。突出的问题是活塞燃烧室喉口开裂、环槽磨损，特别是顶环槽的磨损等。为解决以上问题，必须提高活塞材料的机械性能，尤其是高温性能，如高温抗拉强度、高温疲劳性能等。材料高温性能的提高在成分一定的情况下，金相组织的改善比较关键，材料的金相组织由铸造过程工艺决定，当凝固过程速度较快时，其金相组织等级要明显提高。当然过快也会相应产生一些铸造缺陷，为保证活塞铸件良好的机械性能和低的铸造废品率，模具温度（关键铸造参数）的控制就显得尤为重要。

当今活塞铸造厂大多对模具温度没有特别的控制，即使有控制其方法也不科学、合理，常见的控制有：①模具冷却采用通常流水方式，②根据操作工的经验，开关阀门控制水的流量和通水时间，③采用电磁阀和时间继电器控制模具串水在铝液凝固的某一时间段通水冷却。

众所周知，铝活塞铸造过程是一个特殊过程，为保证铸造质量，铝液凝固过程需要一个相对稳定的节拍，但由于铝活塞生产过程影响因素较多，想得到一个稳定的生产节拍必须使模具温度较为稳定，传统的以上模具温度控制方式显然满足不了铝活塞铸件良好的机械性能和低的铸造废品率的要求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能够在线自动控制和稳定铝活塞铸造模具温度、同时铸造生产效率高，又满足铝活塞铸件良好的机械性能和低的铸造废品率要求的模具温度在线自动控制装置。

同时，本发明的另一目的是提供一种铝活塞铸造模具温度在线自动控制的方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种铝活塞铸造模具温度在线自动控制装置，它包括中央处理器，中央处理器分别与OP面板、温度模块和I/O模块相连，温度模块与设置于铝活塞铸造模具内的温度传感器相连，I/O模块与安装在铝活塞铸造模具之前的冷却进水管路上的冷却控制器相连。

中央处理器、温度模块和I/O模块共同组成PLC系统。

所述冷却控制器是电磁换向阀。它安装在铝活塞铸造模具之前的冷却进水管路上，通过实时监控的模具温度反馈到PLC，由PLC发出的指令控制冷却控制器的通断实现自动模具冷却。

一种铝活塞铸造模具温度在线自动控制方法，该方法为：通过置于铝活塞铸造模具内的温度传感器在线连续采集活塞模具实际温度信号，并将信号反馈到温度模块，经温度模块放大并转换成数字信号输入到中央处理器，中央处理器通过OP面板依据工艺要求设定的模具温度参数和在线采集活塞模具实际温度参数进行比较后，通过I/O模块自动控制与铸造模具相连的冷却控制器的通断实现对铝活塞铸造模具实施冷却。

冷却控制器对铝活塞铸造模具实施冷却的具体方式为：即当模具温度超过设定温度参数时，冷却控制器打开使模具冷却系统贯通对模具进行冷却；当模具温度低于设定温度参数时，冷却控制器关闭停止对模具进行冷却。

模具冷却系统主要由控制阀门、过滤器、冷凝控制器、回水池、进水池以及水泵组成，控制阀门、过滤器、冷凝控制器依次设在冷却水管路上，然后通过被冷却的铝活塞铸造模具，再经回水池进入进水池，然后通过水泵进入冷却水管路进行循环，水泵与控制阀门之间还可设有其它控制单元。

本发明能够在线自动控制和稳定铝活塞铸造模具温度、同时铸造生产效率高，又满足铝活塞铸件良好的机械性能和低的铸造废品率要求。所述在线自动控制装置能智能控制模具温度，无需人工调节。

附图说明

图1是本发明铝活塞铸造模具温度在线自动控制装置控制示意图。

其中：1、温度传感器，2、温度模块，3、中央处理器，4、OP面板，5、I/O模块，6、冷却控制器。

具体实施方式