[發明專利]一種真空調速澆注過程的精確調速設備

有效

• 申請號: 201611253249.9
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106541121B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 張花蕊;馬震;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22D37/00
• 分類號: B22D37/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明屬鑄造設備技術領域，尤其是涉及一種真空調速澆注過程的精確調速設備及方法。

背景技術

鋁合金及鎂合金因其比強度大、質量輕，鑄造性能良好等特點，被廣泛地應用于航空航天、汽車、建筑等領域，并在這些領域發揮著越來越重要的作用。伴隨著科技的不斷發展和進步，也不斷地對鋁合金及鎂合金的性能提出更高的要求。

由于鋁合金及鎂合金中的鋁元素和鎂元素均為化學性質極為活潑的元素，很容易與空氣中的氧氣發生反應而被氧化。因此，在鋁合金及鎂合金的澆注過程中，如果能夠保證熔體不與或者少與空氣接觸，就能減少合金在澆注過程中的氧化，減少合金熔體內的氧化夾雜，從而最終減少合金鑄件的缺陷，提高合金鑄件的性能。同時，如果能夠在澆注時實現合金的精確定量，就能提高材料的利用率，減少原材料的浪費，減少鑄件成型后的二次加工，從而降低生產成本，提高生產效率。同時，在某些鑄造方法中，如擠壓鑄造，向密封容器中充入壓縮氣體通常僅僅是為了排出熔體，因而可能出現澆注速度控制不當，壓縮氣體的流量無法控制，排出時熔體處于紊流的狀態，甚至熔體有可能被噴射出去，非常容易出現金屬熔體飛濺，不僅導致熔體在澆注過程中產生卷氣和夾雜，還可能使鑄型內的涂料被沖開，最終導致熔體的污染，鑄造過程中冷卻條件的改變和模具壽命的降低，是影響鑄件質量的重要因素之一，同時也造成安全隱患。而要解決上述問題，則需要實現金屬熔體澆注速度的精確控制，使金屬熔體可以在可控條件下充型，但在實際生產中，熔體的攝取和澆注口要反復執行從保溫容器攝取-模具澆注的過程，此過程中攝取和澆注口非常容易出現熔體凍結的現象，使澆注口面積出現變化，因而導致在預設的澆注參數在澆注過程中經常發生偏差，因而實現一種澆注過程中對澆注速度的精確調整方法具有重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種真空調速澆注過程的精確調速設備。

本發明完整的技術方案包括：

一種真空調速澆注過程的精確調速設備，所述的設備包括密封容器、澆注口開合裝置、抽真空裝置、壓縮氣體填充裝置、液面下降速度測定裝置、反饋信號接收裝置和控制系統；

所述密封容器用于儲存金屬熔體，并在熔煉爐或保溫爐處實現金屬熔體攝取，在模具處實現金屬熔體的澆注；

所述澆注口開合裝置用以在金屬熔體的攝取、轉移、澆注過程中實現澆注口的開啟或關閉；

所述抽真空裝置用以實現密封容器內的抽真空，用以實現金屬熔體的攝取；

所述壓縮氣體填充裝置用以實現澆注過程中金屬熔體的排出；

所述液面下降速度測定裝置用以測定澆注過程中密封容器內金屬熔體的實際液面高度及下降速度；

所述反饋信號接收裝置用于將金屬熔體攝取和排出過程中，密封容器內金屬熔體液面高度、密封容器進入熔煉爐或保溫爐內熔體深度等數據反饋給控制系統；

所述控制系統控制抽真空裝置和澆注口開合裝置的啟動/停止、壓縮氣體填充裝置進行氣體填充的壓力值。

優選的，所述液面下降速度測定裝置為多根與反饋信號接收裝置連接的內部金屬液面探針。

優選的，所述液面下降速度測定裝置為一根與反饋信號接收裝置連接的可移動內部金屬液面探針。

利用所述設備進行真空調速澆注過程的精確調速的方法，包括如下步驟：

1)初始的澆注速度為預設值，該澆注速度的預設值通過密封容器內的預設氣體壓強來實現，該預設氣體壓強由以下方法確定：

設預設的澆注速度為v₂，根據如下公式(1)(2)確定得到v₂所需要的密封容器內的預設氣體壓強P₁：

v₂＝Cv₁ (2)

上式中，P₁為密封容器內氣體預設壓強，h為合金熔體液面實時高度，v₁為密封容器內部合金熔體液面下降速度，v₂為密封容器底部開口處合金熔體的流速即澆注速度v₂，C為容器罐徑向截面積和容器罐底部開口徑向截面積之初始比，ρ為合金熔體的密度，P₀為大氣壓，g為重力加速度；

2)在澆注過程中，測密封容器內金屬液面實際下降速度v_1r，并通過反饋信號接收裝置反饋給控制系統，根據如下公式(3)(4)確定容器罐徑向截面積和容器罐開口處徑向截面積的真實比值C_r；