[发明专利]一种铝合金复杂铸件凝固温度场智能调控系统

说明书

本发明提供了一种铝合金复杂铸件凝固温度场智能调控系统，所述系统根据铝合金复杂铸件凝固仿真结果，设置凝固顺序，经温度逐点采集模块获得铸件凝固实时温度，通过温度管理系统分析决策，采用控温模块实现各测点的加热和冷却，从而实现铸件凝固温度场的时序控制，降低铝合金复杂铸件疏松倾向，提高内部质量和铸件合格率。

技术领域

本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种复杂铝合金铸件凝固温度场智能调控。

背景技术

大型铝合金铸件越来越多的应用于航空、航天、兵器、舰船等军事领域，铝合金铸件的设计趋于复杂化，铸造成形过程的控制难度大。铸件凝固温度场的有效管控是保证铸件内部质量、提高合格率的关键。现有技术普遍采用冷铁、激冷涂料、保温涂料等常规手段，改变铸件局部传热系数，调整铸件厚大热节凝固温度场，传统方法不能实现复杂铸件凝固温度场的精确调控，大型复杂铝铸件指定探伤部位内部质量普遍在Ⅱ-Ⅲ级，铸件合格率低。

发明内容

本发明的一种铝合金复杂铸件凝固温度场智能调控系统，是根据铝合金复杂铸件凝固仿真结果，预设凝固顺序，经温度逐点采集模块获得铸件凝固实时温度，通过温度管理系统分析决策，采用控温模块实现各监测点的加热或冷却，从而实现铸件凝固温度场的时序控制，实现复杂铸件顺序凝固和有效补缩，降低铝合金复杂铸件疏松倾向，提高内部质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

铝合金复杂铸件凝固温度场智能调控系统包括温度逐点采集模块、温度管理系统和控温模块。温度逐点采集模块从铸型各测点采集实时温度，温度管理系统用于凝固实时温度与预设凝固温度分析决策，控温模块负责各测温点加热或冷却的执行。

设置温度采集点阵Si的凝固顺序S1＜S2＜...＜Sn，其中i表示温度采集点的编号，共有n个温度采集点，小于号表示前者凝固顺序优先于后者。将预设的凝固顺序导入温度管理系统。

在铸型中设置若干温度采集点，温度采集传感器为热电偶。在铸件凝固温度控制部位设置温度采集点，T_ij表示各温度采集点温度，单位为℃。温度逐点采集模块将温度实时采集结果输入温度管理系统。

温度管理系统决策计算方法如下。

预知参数：S_i：温度采集点阵Si的凝固顺序S1＜S2＜...＜Sn；T_ij：各温度采集点温度，单位为℃；T_t,ij：各温度采集点的目标温度，单位为℃；Va：加热装置升温速率，单位为℃/min；Vb：冷却装置降温速率，单位为℃/min。

控温决策变量：

X_ij：温度变化决策变量；t_aij：升温装置作用时间t_aij；t_bij：降温装置作用时间t_bij。

目标函数：

T_1j＜T_2j＜...＜Tn_j

目标函数保证铸件上各检测点的温度大小排列顺序与铸件上各检测点预定的凝固顺序相同，实现铸件按照预定的凝固顺序凝固。

约束条件:

上式表示经过第j次控温决策，控温装置进行温度升高、降低或维持不变操作后铸件检测点的实时温度。

|Tti_j-Ti_j′|≤ΔT

上式表示经过温度调整后监测点的温度与目标温度之间的温度差应该在允许的误差范围内。