[發明專利]一種真空調速澆注過程的移動探針測速方法與裝置

有效

• 申請號: 201611253269.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106670440B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 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;B22D39/02;B22D21/04;B22D2/00
• 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移動探針測速方法與裝置。

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，澆注過程中由于澆注速度控制不當，非常容易出現金屬熔體飛濺，造成充型的不穩定并造成安全隱患，同時也影響了設備的使用壽命，是影響鑄件質量的重要因素之一，而要解決飛濺問題，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-模具或者壓室澆注的過程，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，因而導致在基于理想狀況的澆注參數發生偏移，同時澆注過程通常在高溫密封的環境下進行，實時監控具有非常大的難度，因而實現一種澆注過程中對澆注速度的快捷、方便的實時測定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移動探針測速方法與裝置。

本發明完整的技術方案包括：

所述的裝置包括密封容器，所述密封容器用于在熔煉爐或保溫爐處實現金屬熔體攝取，并在模具或者壓室處實現金屬熔體的澆注，在所述的密封容器內部設有可移動的內部金屬液面探針，所述內部金屬液面探針與機械移動裝置連接，可以實現軸向上的精確移動，所述內部金屬液面探針與反饋信號接收裝置電連接。

所述移動探針測速裝置還包括用于實現金屬熔體攝取和澆注的氣動系統和控制系統。

利用所述裝置進行澆注過程實時測速的方法，其中測速是指能夠在澆注過程中實時監測密封容器內合金熔體液面的下降速度，其特征在于，

澆注開始時，金屬熔體液面高度高于探針，此時探針位于液面以下并處于連通狀態，此時按預設參數開始澆注，熔體液面下降，探針與熔體分離，此時開始計時，并設此時密封容器內合金熔體液面的高度是h₁，經過Δt的時間，控制系統控制機械移動裝置帶動內部金屬液面探針快速向下移動，經過時間Δt′，所述內部金屬液面探針再次與合金熔體液面接觸，此時內部金屬液面探針高度是h₂，即監測到合金熔體液面高度是h₂，液面下降高度為Δh，Δh可由機械移動裝置實時得到，

根據如下公式計算此過程中熔體的實際澆注速度v_2r：

式中，P₁為密封容器內氣體預設壓強，ρ為合金熔體的密度，P₀為大氣壓，g為重力加速度。v_1r為密封容器內合金熔體液面的實際下降速度，v_2r為合金熔體出口處的實際流速。

當合金熔體液面繼續下降，重復上述過程，得到各階段實際的澆注速度。

上述計算由所述控制系統實時完成。

本發明的優點是：本發明使用可移動的內部金屬液面探針對密封容器內部的合金熔體液面高度進行監測，并通過計算得到合金熔體的澆注速度。判斷澆注速度是否過快或者過慢，從而判斷設備是否出現問題，在澆注過程中合金熔體是否會產生卷氣或者氧化夾雜等問題，便于澆注過程中問題的發現和解決。

附圖說明

圖1為本發明的移動探針測速裝置結構示意圖。

圖2為本發明的真空調速澆注過程的精確調速設備結構示意圖。

圖3為本發明的抽真空裝置和壓縮氣體填充裝置氣路控制系統示意圖。

圖4為本發明的攝取合金熔體過程示意圖。