精确砂型铸造过程的非侵入式实时液位传感和反馈系统技术方案

本发明专利技术涉及精确砂型铸造过程的非侵入式实时液位传感和反馈系统。披露了用于确定导电材料在铸模中的位置的液位传感系统和方法，其中，所述液位传感系统包括激励电路和靠近所述铸模布置的感应部件，且导电材料在铸模中的位置通过激励电路的电路特性的变化确定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于铸造过程的方法和系统，更具体地涉及用于确定导电材料在模腔中的位置的液位传感系统和方法。
技术介绍
铸造过程经常用于生产具有复杂的几何形状的铸造物品。 精确砂型铸造是一种用于生产具有复杂的几何形状的铸造物品的这样 的铸造过程。铸造物品通常需要优化的机械属性和尺寸精度。使用精确 砂型铸造成型的铸件通过将熔融材料(如熔融金属)浇注到从砂形成的 模腔中而形成。模腔通过将希望铸件的复制品(称为模型)放置到铸模 中形成。铸模然后围绕所述模型填充压紧的砂。铸模围绕该模型封闭并 随后重新打开。移开模型，从而在压紧的砂中形成具有模型形状的模腔。 一旦砂被干燥，铸模就准备接收熔融金属。 具有从厚部分到薄部分的过渡、大范围水平或平坦表面、 和尖角的铸造物品易于存在缺陷。由于在填充才莫腔时熔融金属的紊流流 动和通过模腔的熔融金属的不均匀分布，因而在铸件中形成这样的缺 陷。为消除紊流，进入模腔的熔融金属的流率可以调节。例如，随着模 腔的体积增加，可以调节熔融金属的流率以减少金属在模中的固化，从 而阻止额外的熔融金属流向模腔。相反，如果熔融材料使得以高流率流 入模腔以填充大的腔并且于是腔的体积减小，在模中可能产生背压。应 当理解，模填充速率可以是恒定的，即使模截面变化也是如此。 因为模腔由压紧的砂形成且封装在铸模中，难以在给定时 刻确定熔融材料在模中的位置。另外，诸如流率、融化温度、压力紧密 性、和大气压力的参数可随铸造操作而变动。当前的砂型铸造过程试图 使用热电偶或触针来监测熔融金属前缘的位置。热电偶或探针必须布置 在铸模内且与铸件接触，这可能影响铸件的质量。 希望发展一种用于确定熔融金属在模中的液位的非侵入式 实时熔融金属液位传感系统和方法，其中防止了与熔融金属或铺:才莫接 触。
技术实现思路
根据本专利技术，令人惊奇地发现了一种用于确定熔融金属在 才莫中的液位的非<曼入式实时熔融金属液位传感系统和方法，其中防止了 与熔融金属或铸模接触。 在一个实施例中， 一种液位传感系统包括激励电路和耳关接 到所述激励电路的感应部件，其中，当导电材料流动通过由所述感应部 件产生的磁场时，所述磁场《I起所述激励电路的电特性的变化。 在另一实施例中， 一种用于铸才莫的液位传感系统包括铸 模，所述铸模形成用于在其中接收导电材料的模腔；激励电路；联接到 所述激励电^^的感应部件，其中，当导电材;阡流动通过由所述感应部件 产生的》兹场时，所述磁场51起所述激励电路的电特性的变化。 本专利技术也提供一种确定导电材料在铸模中的位置的方法。 —种方法包括步骤设置铸模，所述铸模形成用于在其中 接收导电材料的模腔；设置靠近所述铸模布置的激励电路，所迷激励电 路适于在模腔中产生磁场，其中，所述导电材料流动通过所述磁场引起 所述谐振激励电路的电特性的变化；将导电材料引入铸模的模腔中；和 当导电材料填充模腔时，测量所述谐振激励电路的电特性的变化，电特 性的变化指示导电材料在才莫腔中的位置。附图说明 根据本专利技术的实施例的以下详细说明结合附图考虑，本发 图1是根据本专利技术实施例的液位传感系统和才莫的截面和图2是根据本专利技术的c形电磁线圈的透视图。 具体实施例方式以下详细说明和附图描述和图示了本专利技术的多个实施例。 所述说明和附图用于使得本领域技术人员能够制造和使用本专利技术，而不 打算以任何方式限制本专利技术的范围。关于所披露的方法，所述步骤本质 上是示范性的，因而，步骤的顺序不是必须的或重要的。5 图1示出了才艮据本专利技术实施例的液位传感系统10。液位传感系统10包括靠近铸模12布置的激励电路14。应当理解，多个激励电 路14可以靠近液位传感系统10的铸模12布置。激励电路14可根据希 望靠近铸模12的任何部分布置。 在图1所示的实施例中，激励电路14是包括感应部件16 (也称为电磁传感器)的LC振荡器电路。感应部件16靠近铸模12的 外壁18布置。应当理解，激励电路14也可以是例如包括LC储能器的 自动增益控制电路和包括LC储能器的调谐器电路。 如图2更清楚地显示，激励电路14的感应部件16是具有 c形的电磁线圈40。电磁线圈40的引线46, 48与激励电路14电连通。 电磁线圈40可从包括具有希望匝数的磁导线44绕组的铁氧体磁芯42 形成。应当理解，感应部件16可根据希望具有其它形状，如圆柱形线 圈。另外，感应部件16可用任何匝数的磁导线44缠绕，以获得希望的 感应部件16的电特性。孔径、磁导率、磁导线44的匝数、磁导线44 的规格、和感应部件16的形状可选择性地变化以实现希望的电特性。 铸模12包括第一半部20和第二半部22。第一半部20和 第二半部22中的每个包括限定模腔24的内壁26,以接收熔融导电材料 (未示出)。在所示实施例中，熔融导电材料是熔融金属，例如铝。铸 ;溪12包括与才莫腔24流体连通的浇注系统(gate system) 28。在所示实 施例中，浇注系统28包括浇口杯30、直浇口 32和一黄浇口 34。浇注系 统28还包括用于调节导电材料流量的装置，如阀、滑动闸门和电磁泵。 对莫腔24从任何常规的非金属材料形成，例如天然砂和合成砂。模腔24 可根据希望具有任何的尺寸或形状，以产生希望的铸件。模腔还包括根 据希望具有任何尺寸和形状的模芯。 使用中，导电材料浇注到浇注系统28的浇口杯30中。导 电材料流体通过直浇口 32，通过横浇口 34,且进入模腔24。当导电材 料填充才莫腔24时，导电材料移动到从激励电路14的感应部件16发送 到模腔24中的感应磁场内。应当理解，感应》兹场可由任何常身见手段计 算，例如使用线性运动表以恒定速率移动铝片到磁场中并记录金属影响 激励电路14的电特性的线性范围。感应部件16的磁场在导电材料中感 应涡流。涡流产生对抗感应部件16的施加石兹场的石兹场。导电材津+中的 涡流和感应部件16的施加》兹场的相互作用影响感应部件16和激励电路14的电特性。电特性可以为4壬^r的特性，例如电压、频率、阻抗、和感抗。影响的电特性然后由系统10的操作者使用任何常规的电力测量设备测量，例如示波器。 在激励电路14是自动增益控制电路时，激励电路14将保^r固定频率。对由激励电路14和感应部件16产生的》兹场计算感应场。当导电材4+进入感应磁场时，感应部件16展3见出电压变化，例如3,过 感应部件16的电压降低。当导电材料移动通过由激励电路M产生的施 加》兹场时，5争过感应部件16的电压继续降〗氐，直到感应材^牛超出感应 磁场之外为止。由于感应部件16相对于模腔24的位置是已知的，跨过 感应部件16的电压降被测量且用于确定导电材料在模腔24中的位置。 例如，通过实-睑已确定在》兹场的感应场为7英寸时，J争过感应部件16 测量的初始电压降表示导电材料处于离感应部件16的中心3.5英寸的位 置。 在激励电路14用作调谐电路时，由激励电^各14产生的交 流》兹场的频率将随着导电材料在施加;兹场内移动而偏移。与激励电路14 电连通的测量仪器(如示波器)用于监测激励电路14的电特性。对由 激励电^各14和感应部件16产生的》兹场计算感应场。通过知道感应部件 16相对于模腔24的位置且通过监测激励电路14随导电材料进入感应磁 场的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液位传感系统，包括：　激励电路；和　联接到所述激励电路的感应部件，其中，当导电材料流动通过由所述感应部件产生的磁场时，所述磁场引起所述激励电路的电特性的变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BM富利，SW比德曼，R路德维希，S马卡罗夫，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]