一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统及方法，本系统包括用于放置铸型的平台，平台上设置有多个充液口，平台下设置有多个熔体保温炉，每一个充液口均分别与一保温炉通过升液管连通，每一个熔体保温炉均分别通过一独立的压力控制系统进行加压充型。本系统使得熔体在型腔内以近似层流的方式进行充型，针对性地提高局部凝固补缩能力，减少或消除铸件分散性缩松缺陷，实现大型铝合金铸件的针孔度和疏松度达到Ⅰ级。

An independent liquid level pressurization control system and method for multi position parallel pressure casting device

The invention discloses an independent liquid level pressure control system and a method for a multi-position parallel pressure casting device. The system comprises a platform for placing a mold, a plurality of liquid filling ports are arranged on the platform, and a plurality of melt heat preservation furnaces are arranged under the platform. Each liquid filling port is connected with a heat preservation furnace through a rising liquid pipe respectively, and each of the liquid filling ports is connected with a heat preservation furnace through a rising liquid pipe. A melt holding furnace is pressurized by an independent pressure control system. The system makes the melt filling in the cavity by laminar flow approximation, improves the local solidification feeding ability, reduces or eliminates the dispersive shrinkage defect, and achieves the pinhole and porosity of large aluminum alloy castings up to grade I.

【技术实现步骤摘要】
一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统及方法
：本专利技术涉及一种多位并联加压铸造装置，尤其涉及多位并联加压铸造装置的保温炉液面加压控制系统和方法。
技术介绍
：在航空航天、兵器、船舶、汽车、电子等领域，大型复杂铸件，尤其是大型复杂铝合金框架、板形、舱体铸件的需求和应用正越来越广泛。该类铸件具有轮廓尺寸大（最大2500mm左右）、变壁厚（5mm~100mm）、长流程、热节分散等结构特点，导致铸件成型过程中易产生诸多问题：一是铸件壁厚差压大，升液不稳、液面不同步易产生紊流、卷气；二是长流程，熔体表面张力大，铸件易出现大面积冷隔、浇不足；三是铸件存在多个分散热节，铸造工艺补缩能力不足，造成针孔度、疏松度超标；四是糊状凝固合金固液区间温差大，热裂倾向严重；五是Al-Mg合金铸件在大气下充型，Mg元素的氧化、烧损严重。上述问题频繁暴露于铸件的研制和生产过程中，制约了大型铝合金铸件在武器装备中的应用。目前，国内在大型铝合金铸造工艺与装备方面开展了相关研究，一些精密铸造技术，如真空增压铸造、低压铸造、差压铸造等在航空、航天、兵器等领域得到了一定应用，但铸件成品率低。在中国专利CN104874767B中公开了一种多管道低压、差压铸造工艺及其设备，并具体公开了浇注台，设置在浇注台上的模具，设置在浇注台下方的至少一个浇注炉，设置在浇注炉内的加热装置，以及设置在浇注炉与浇注台之间的气密压盖，气密压盖上设有进气口，浇注台上设有至少两个浇注口，模具上设有与浇注口相配合的进液口，每个浇注口分别设有一向下延伸入至少一个浇注炉内的升液管。该专利通过多管同时升液低压、差压铸造工艺及设备，使得在工艺方案的设计过程中有更好的方案通过浇道的设计缩短液体合金的流动距离，减少热量的损失在不提高浇注温度的前提条件下有效解决欠铸的问题。上述专利仅仅提及了多管同时升液，但是实质上，仅仅通过多管同时升液是不能实现铸型的平稳充型的尤其是对于复杂的、大型的、壁厚变化大的铸件来说，即使是多管同时升液也解决不了其内部因为充型原因而出现的内部质量问题，如冷隔、浇不足、紊流等缺陷。即使通过控制熔体在升液管中同步进行充液但是由于铸件的复杂性，到熔体进入到型腔之中，还是会出现充型液面波动大的现象，进而产生上述问题。另外，液面加压过程中，易出现金属液面在铸型内不同步的问题，极有可能出现多台保温炉相互间倒灌的现象，这时会对铸件的质量造成威胁。目前，国内针对反重力铸造液面加压的过程控制进行了研究，包括多级PID参数化控制、参数模糊化控制、PID输出模糊化控制，但这些控制算法难以适当大容积反重力铸造设备。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种大型、复杂、变壁厚的铸件的多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统和方法，能够提高铸件的内部质量。为了实现上述目的，本专利技术是这样实现的：一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统，其特征在于：包括用于放置铸型的平台，平台上设置有多个充液口，平台下设置有多个熔体保温炉，每一个充液口均分别与一保温炉通过升液管连通，每一个熔体保温炉均分别通过一独立的压力控制系统进行加压充型。每一个独立的压力控制系统均包括与其相对应的保温炉连接的压力控制模块，所述压力控制模块还与压缩空气源和排气通道连接。所述压力控制模块与所述保温炉之间设置有电控气动梭阀。所述保温炉与所述压力控制模块之间还设置有压力检测支路，在所述压力检测支路上连接有压力变送器。所述压力控制模块还连接有精密减压阀。所述压力控制模块内设神经网络模糊控制模块。所述压缩空气源为一个且经过一手动球阀和一电控气动梭阀分别与每一个压力控制模块连接。一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制方法，包括以下步骤：1）同步预充型步骤：开启压缩空气源与压力控制模块之间的手动球阀和电控气动梭阀，压缩空气进入到每一个压力控制模块之中，开启精密减压阀，打开第一个保温炉的电控气动梭阀，比例阀按照0.1-0.2KPa/s加压速率加压，将保温炉升液管的金属液面高度升至标记位置，然后依次开启其余保温炉的精密减压阀和电控气动梭阀，通过压力控制模块将保温炉升液管的金属液面升至与第一个保温炉的升液管的金属液面相同的位置；2）液面独立加压步骤：同时开启每一个保温炉的电控气动梭阀，启动所有压力控制模块，按设计的多区同步充型及分区压力补缩工艺曲线进行液面加压，升压过程中，压力控制模块根据压力变速器反馈的压力值，执行神经网络模糊控制计算，通过数字组合阀精确修正压力控制误差，当压力达到工艺曲线指定值后，关闭所有阀门，液面独立加压过程结束；3）卸压步骤：打开保温炉排气阀，将压缩空气通过排气管道排出，当保温炉的压力小于3KPa后，关闭排气阀。有益效果：1.本专利技术设计的4套压力控制模块将4台保温炉分割为独立的部分，实现4台保温炉的独立或任意组合同步液面加压控制，可满足100kg~2600kg不同重量铸件的一次整体高品质成形需求，利用4根升液管的多区独立加压控制，使得熔体在型腔内以近似层流的方式进行充型，针对性地提高局部凝固补缩能力，减少或消除铸件分散性缩松缺陷，实现大型铝合金铸件的针孔度和疏松度达到Ⅰ级。特别是凝固过程中可针对铸件的结构特点进行独立补缩加压，更充分的发挥多位独立并联加压的技术优势。2.本专利技术采用的神经网络的PID模糊控制方法，对比例阀的PID参数进行随时修正，以适当多位并联加压铸造设备泄漏、热膨胀、容积等干扰因素对控制结构的影响，解决了反重力铸造设备迟滞性强的问题，实现液面加压压力控制精度达±0.3KPa，充型液面波动小于10mm。3.本专利技术通过压力控制模块将4个保温炉升液管的金属液面高度升至相同标记位置，液面高度差小于5mm，然后进行多区同步充型和分级加压凝固，解决了多位并联加压铸造液面在铸型内不同步出现4台保温炉相互之间倒灌的问题。附图说明：图1为多位并联加压铸造装置主视图；图2为图1的俯视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为多位并联加压铸造装置的罩体结构图；图5为多位并联加压铸造装置的保温炉结构图；图6为多位并联加压铸造装置的升液管装置结构图；图7为多位并联加压铸造装置的炉体结构图；图8为多位并联加压铸造装置的进出气机构图；图9为多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统图；图10为工艺曲线图；图11-15为铸型的充型效果图。标号说明：1平台；2保温炉；201炉本体；202石墨坩埚；203炉盖；204漏液导出口；3机架；4罩体；401支耳；402锁紧齿B；5锁紧法兰；501锁紧齿A；6锁紧环；601U型槽；7缸体活塞机构；8滚珠机构；9楔块机构；10炉体行走机构；1001滑轨；11炉体升降机构；12进出气装置；13升液管装置；1301升液管上段；1302升液管下段；1301a上升液管；1301b保温层；1301c外套；1301d压板；1301e锁紧板；1301f凹槽；1301g电阻丝；1301h保温套；1301i定位板；1301j接线柱；1302a升液管口；1201进出气口；1202进出气管道；1204同步密封装置；1204a导向套；1204b导向杆；1204c导向座；1204d固定块；1204e碟簧组合件；14电阻带；15炉本体接线柱；16炉体测温装置；17熔体测温装置；18磁力匀化装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统，其特征在于：包括用于放置铸型的平台，平台上设置有多个充液口，平台下设置有多个熔体保温炉，每一个充液口均分别与一保温炉通过升液管连通，每一个熔体保温炉均分别通过一独立的压力控制系统进行加压充型。

【技术特征摘要】
1.一种用于多位并联加压铸造装置的独立液面加压控制系统，其特征在于：包括用于放置铸型的平台，平台上设置有多个充液口，平台下设置有多个熔体保温炉，每一个充液口均分别与一保温炉通过升液管连通，每一个熔体保温炉均分别通过一独立的压力控制系统进行加压充型。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：每一个独立的压力控制系统均包括与其相对应的保温炉连接的压力控制模块，所述压力控制模块还与压缩空气源和排气通道连接。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述压力控制模块与所述保温炉之间设置有电控气动梭阀。4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述保温炉与所述压力控制模块之间还设置有压力检测支路，在所述压力检测支路上连接有压力变送器。5.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：所述压力控制模块还连接有精密减压阀。6.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：所述压力控制模块内设神经网络模糊控制模块。7.如上述任一项权利要求所述的系统，其特征在于：所述压缩空气源为一个且经过一手动球阀和一电控气动梭阀分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，黄志伟，赵祖德，赵高瞻，陶健全，万元元，李明，邢志辉，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50