[发明专利]一种真空调速浇注过程的精确调速设备

说明书

技术领域

本发明属铸造设备技术领域，尤其是涉及一种真空调速浇注过程的精确调速设备及方法。

背景技术

铝合金及镁合金因其比强度大、质量轻，铸造性能良好等特点，被广泛地应用于航空航天、汽车、建筑等领域，并在这些领域发挥着越来越重要的作用。伴随着科技的不断发展和进步，也不断地对铝合金及镁合金的性能提出更高的要求。

由于铝合金及镁合金中的铝元素和镁元素均为化学性质极为活泼的元素，很容易与空气中的氧气发生反应而被氧化。因此，在铝合金及镁合金的浇注过程中，如果能够保证熔体不与或者少与空气接触，就能减少合金在浇注过程中的氧化，减少合金熔体内的氧化夹杂，从而最终减少合金铸件的缺陷，提高合金铸件的性能。同时，如果能够在浇注时实现合金的精确定量，就能提高材料的利用率，减少原材料的浪费，减少铸件成型后的二次加工，从而降低生产成本，提高生产效率。同时，在某些铸造方法中，如挤压铸造，向密封容器中充入压缩气体通常仅仅是为了排出熔体，因而可能出现浇注速度控制不当，压缩气体的流量无法控制，排出时熔体处于紊流的状态，甚至熔体有可能被喷射出去，非常容易出现金属熔体飞溅，不仅导致熔体在浇注过程中产生卷气和夹杂，还可能使铸型内的涂料被冲开，最终导致熔体的污染，铸造过程中冷却条件的改变和模具寿命的降低，是影响铸件质量的重要因素之一，同时也造成安全隐患。而要解决上述问题，则需要实现金属熔体浇注速度的精确控制，使金属熔体可以在可控条件下充型，但在实际生产中，熔体的摄取和浇注口要反复执行从保温容器摄取-模具浇注的过程，此过程中摄取和浇注口非常容易出现熔体冻结的现象，使浇注口面积出现变化，因而导致在预设的浇注参数在浇注过程中经常发生偏差，因而实现一种浇注过程中对浇注速度的精确调整方法具有重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空调速浇注过程的精确调速设备。

本发明完整的技术方案包括：

一种真空调速浇注过程的精确调速设备，所述的设备包括密封容器、浇注口开合装置、抽真空装置、压缩气体填充装置、液面下降速度测定装置、反馈信号接收装置和控制系统；

所述密封容器用于储存金属熔体，并在熔炼炉或保温炉处实现金属熔体摄取，在模具处实现金属熔体的浇注；

所述浇注口开合装置用以在金属熔体的摄取、转移、浇注过程中实现浇注口的开启或关闭；

所述抽真空装置用以实现密封容器内的抽真空，用以实现金属熔体的摄取；

所述压缩气体填充装置用以实现浇注过程中金属熔体的排出；

所述液面下降速度测定装置用以测定浇注过程中密封容器内金属熔体的实际液面高度及下降速度；

所述反馈信号接收装置用于将金属熔体摄取和排出过程中，密封容器内金属熔体液面高度、密封容器进入熔炼炉或保温炉内熔体深度等数据反馈给控制系统；

所述控制系统控制抽真空装置和浇注口开合装置的启动/停止、压缩气体填充装置进行气体填充的压力值。

优选的，所述液面下降速度测定装置为多根与反馈信号接收装置连接的内部金属液面探针。

优选的，所述液面下降速度测定装置为一根与反馈信号接收装置连接的可移动内部金属液面探针。

利用所述设备进行真空调速浇注过程的精确调速的方法，包括如下步骤：

1)初始的浇注速度为预设值，该浇注速度的预设值通过密封容器内的预设气体压强来实现，该预设气体压强由以下方法确定：

设预设的浇注速度为v₂，根据如下公式(1)(2)确定得到v₂所需要的密封容器内的预设气体压强P₁：

v₂＝Cv₁ (2)

上式中，P₁为密封容器内气体预设压强，h为合金熔体液面实时高度，v₁为密封容器内部合金熔体液面下降速度，v₂为密封容器底部开口处合金熔体的流速即浇注速度v₂，C为容器罐径向截面积和容器罐底部开口径向截面积之初始比，ρ为合金熔体的密度，P₀为大气压，g为重力加速度；

2)在浇注过程中，测密封容器内金属液面实际下降速度v_1r，并通过反馈信号接收装置反馈给控制系统，根据如下公式(3)(4)确定容器罐径向截面积和容器罐开口处径向截面积的真实比值C_r；