專利名稱：用于將液態(tài)金屬注入鑄型的設(shè)備以及使用該設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬注入鑄型(鑄模)的設(shè)備，也涉及使用該設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
在鑄造技術(shù)領(lǐng)域，使用一系列由型砂制成的鑄型—也稱無箱鑄型—是公知的。每個鑄型通常包括一用于接收熔融金屬的澆注缽以及至少一個經(jīng)由供料通道連接到該澆注缽的型腔。在使用中，沿用于澆注熔融金屬的澆鑄機的方向移動每個鑄型是個問題。
鑄造操作要滿足許多要求。
首先，重要的是快速填充澆注缽，并且在金屬沿型腔方向擴散時使該澆注缽保持充滿狀態(tài)。事實上，這確保了高質(zhì)量的鑄造，而不會產(chǎn)生砂眼、缺陷和殘留氣體。
鑄型吸收金屬的流量也必須固定不變地等于鑄造機的傳送流量(流率)，以避免溢流或供料不足。最后，在鑄造結(jié)束時，必須對澆注缽內(nèi)金屬的高度進(jìn)行控制，以使金屬剛好充滿鑄型而不會出現(xiàn)溢流。
最初已知的是對鑄型進(jìn)行手工注入，即該操作由操作員執(zhí)行。還可以自動地進(jìn)行注入，以便由可編程裝置引導(dǎo)。
例如，已知(使用)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)利用指向澆注缽的光束來在澆鑄過程中測定澆注缽的注入高度。然而，這種公知的解決方案存在一個缺點，該缺點尤其涉及不能在鑄造過程中知道鑄型注入的實際高度。
因此，本發(fā)明旨在提供一種設(shè)備，以用于可靠、精確地對將液態(tài)金屬注入鑄型進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬注入鑄型的設(shè)備，該設(shè)備包括—至少一個鑄型，該鑄型包括澆注缽、供料通道以及至少一個通過所述通道連接到所述澆注缽的型腔；—用于容納待澆鑄到所述鑄型內(nèi)的液態(tài)金屬的容器；以及—用于直接測定型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置，這些測定裝置包括用于檢測該型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置，這些檢測裝置可以至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征—檢測裝置具有電磁特性；—測定裝置包括用于產(chǎn)生電磁場的裝置，該電磁場的場線形成所述檢測裝置，這些場線能夠被存在于型腔內(nèi)的液態(tài)金屬干擾；—用于產(chǎn)生電磁場的裝置包括至少一個發(fā)射器線圈、一個用于激勵該發(fā)射器線圈的發(fā)電裝置，以及至少一個用于與所述發(fā)射器線圈配合的接收器線圈；—設(shè)有兩個接收器線圈，第一接收器線圈放置在發(fā)射器線圈和鑄型之間，而另一個接收器線圈相對于鑄型與發(fā)射器線圈相對放置；—所述測定裝置還包括用于將所述場線受到的干擾的強度轉(zhuǎn)換成代表型腔內(nèi)液態(tài)金屬的高度變化的模擬信號的裝置，該模擬信號例如對應(yīng)于隨型腔的注入高度而變化的電壓的變化；—所述測定裝置還包括用于從所述代表型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的模擬信號獲得一瞬時曲線的裝置，以及用于將該瞬時曲線與一基準(zhǔn)(參考)曲線相比較的裝置，此外，還設(shè)有用于當(dāng)瞬時曲線與基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度時對從所述容器澆注的熔融金屬的流量進(jìn)行控制的裝置；—控制裝置用于致動該容器上配備的一可動塞棒。
本發(fā)明還涉及一種使用上述設(shè)備的方法，包括如下步驟—致動用于產(chǎn)生電磁場的裝置，以產(chǎn)生至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過的場線；并且—測定隨這些場線所受干擾的強度變化的型腔內(nèi)液態(tài)金屬的高度的變化。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征—將所述瞬時曲線和所述基準(zhǔn)曲線相比較，如果該瞬時曲線與該基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度，則改變從容器中澆注的液態(tài)金屬的流量；—通過移動所述塞棒來改變液態(tài)金屬的流量；—選擇型腔的預(yù)定閾值，然后檢測出液態(tài)金屬的高度達(dá)到該閾值的時刻，特別根據(jù)從容器澆注的熔融金屬的流量的瞬時值而度過一段潛伏期，在該潛伏期的終點停止向鑄型中注入液態(tài)金屬。


下面將結(jié)合僅作為非限定性示例給出的附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于將液態(tài)金屬注入砂型的設(shè)備的整體視圖；圖2與圖1類似，示出在正常注入過程中的圖1的設(shè)備；以及圖3是表示型腔內(nèi)熔融金屬的高度隨時間變化的曲線圖，配備圖1和2的設(shè)備的鑄型設(shè)有該型腔。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1和2的設(shè)備包括多種不同的鑄型，此處僅示出一個，其標(biāo)號為2。在使用中，該鑄型在充滿例如為鑄鐵或鋼的液態(tài)熔融金屬6的容器4下方循環(huán)。該熔融金屬被通過鋼水包(未示出)以常規(guī)的方式倒入容器4中。
容器4的底部由塞棒—也稱塞栓8以公知的方式封閉。塞棒8可由常規(guī)類型的致動器9沿該塞棒的主軸—即在圖1中沿垂直方向操縱。
整體為平行六面體形的各鑄型通常都包括一截平的澆注缽10，從容器4澆注的熔融金屬6流入該澆注缽。該澆注缽10在開口通向至少一個型腔14的供料通道12中延伸。在所說明并示出的示例中，已示意性地設(shè)有兩個這種型腔14。
圖1和2的設(shè)備還包括用于測定型腔14內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置。該裝置主要由三個安裝在同一軸線上的電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，所述軸線在本示例中是水平的。
更確切地，設(shè)有一中央發(fā)射器線圈16，該發(fā)射器線圈被頻率為若干千赫的正弦電信號激勵。為此，將發(fā)射器線圈16與一已知類型的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電裝置18相關(guān)聯(lián)地放置。
該發(fā)射器線圈與兩個側(cè)向的所謂接收器線圈相互作用，所述接收器線圈中的一個(20)放置在鑄型2附近。另一個接收器線圈22相對于中央發(fā)射器線圈16與該鑄型2相對放置。
圖1和2已示出位于鑄型右側(cè)的單獨的一組三個線圈。應(yīng)當(dāng)指出，可在另一型腔附近—即在圖1和2的左側(cè)任意設(shè)置另一組線圈。
作為其它變型，所述線圈可放置在鑄型的上方或放置在鑄型的角落附近。在這種情況下，這些線圈的軸線分別為垂直的或傾斜的。
當(dāng)發(fā)電裝置18向發(fā)射器線圈16供電時，產(chǎn)生一在接收器線圈20和22之間循環(huán)的電磁場。從而產(chǎn)生如圖1和2中虛線所示的場線。
更確切地，24表示在第一接收器線圈20附近循環(huán)的場線。如圖1和2所示，該場線24部分地在由24’表示的區(qū)域內(nèi)延伸，該區(qū)域位于型腔14的內(nèi)部空間中。另一方面，在另一接收器線圈22—即與線圈20相對的線圈—附近延伸的場線26不與型腔14干涉。
所述三個線圈16、20和22還通過線路28連接到電子裝置30，該電子裝置的功能將在下文說明。最后，電子裝置30通過控制線路32與致動器9相連。
下面將對上述注入設(shè)備的運行進(jìn)行說明首先必須操縱致動器9來打開塞棒8，以便使熔融金屬可進(jìn)入澆注缽10。然后如圖2所示，將熔融金屬逐漸注入供料通道12，從而進(jìn)入型腔14內(nèi)。
可以認(rèn)識到，當(dāng)液態(tài)金屬在型腔14內(nèi)上升時，該液態(tài)金屬將干擾由線圈16、20和22產(chǎn)生的特別是位于場線24的區(qū)域24’內(nèi)的電磁場。在這種情況下，這些部分穿過型腔的內(nèi)部空間的場線可用于檢測該型腔內(nèi)熔融金屬的存在。
此外，應(yīng)當(dāng)指出，上述干擾的強度隨著對型腔14的注入而增加。在這種情況下，電子裝置30用于將場線24所受到的干擾值轉(zhuǎn)換成模擬信號，該模擬信號例如對應(yīng)于隨著型腔14的實際注入高度變化的電壓的變化。從而，該電壓值可以代表在各個時刻型腔內(nèi)的金屬的高度。
圖3示出由電子裝置30這樣測定的電壓隨時間而變化的曲線。首先觀察標(biāo)記為I的區(qū)域，在該區(qū)域中電壓為零，這對應(yīng)于熔融金屬未干擾場線24。然后，由于向型腔14中注入熔融金屬，從開始發(fā)生干擾的時刻起，電壓隨時間增加。熔融金屬的高度增加的階段對應(yīng)于該曲線的區(qū)域II。
然后應(yīng)當(dāng)確定型腔14內(nèi)熔融金屬的高度是以可接受的速度上升的。為此，進(jìn)行前期準(zhǔn)備以便得到一曲線，該曲線描繪了在所謂的基準(zhǔn)注入過程中隨型腔14的實際注入高度變化的電壓的變化。
然后，如果電子裝置30確定電壓的瞬時變化以不可接受的方式偏離了該基準(zhǔn)曲線，則該電子裝置30就通過線路32控制致動器9。更確切地，如果在給定時刻瞬時電壓明顯大于基準(zhǔn)電壓，則必須通過降低或甚至關(guān)閉塞棒8來減小從容器4澆注的熔融金屬的流量。另一方面，如果瞬時電壓明顯小于基準(zhǔn)電壓，則應(yīng)當(dāng)提升塞棒8以增大從容器4流出的熔融金屬的流量。
另外，熔融金屬的澆注的最后階段按以下方式進(jìn)行。首先應(yīng)檢測出熔融金屬的高度達(dá)到型腔的預(yù)定閾值的時刻，該閾值可以通過圖2中的標(biāo)記S獲得。應(yīng)該認(rèn)識到，在該時刻，圖3中所示的電壓達(dá)到相應(yīng)的值Vs。
然后度過一段潛伏期，其取決于從容器4澆注的熔融金屬的流量瞬時值。最后，在該潛伏期結(jié)束時，電子裝置30控制致動器9以通過塞棒8進(jìn)行關(guān)閉，從而停止熔融金屬的供應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)指出，由三個線圈16、20和22構(gòu)成的傳感器的范圍和靈敏度可以隨鑄型的特征而變化。例如，如果每個線圈都為200匝—這形成一個140mm×110mm的矩形截面并且彼此隔開210mm的距離，則在鑄型內(nèi)的相應(yīng)的測量范圍是以線圈為中心約200mm×250mm的表面上300mm。
另外，應(yīng)當(dāng)指出，由于接收器線圈20和22相對安裝，即線圈20靠近鑄型而線圈22與鑄型相對，所以三個線圈16、20和22的布置是有利的。這樣，當(dāng)熔融金屬上升時，只有場線24受到干擾，而場線26不會受到這種干擾。因此，電子裝置30可得益于差動信號的方式，從而可提高測量的靈敏度。
本發(fā)明可實現(xiàn)上述目標(biāo)。
事實上，現(xiàn)有技術(shù)在澆注缽中采用光學(xué)方式進(jìn)行測量，由于測量數(shù)據(jù)不反應(yīng)型腔內(nèi)熔融金屬的高度，所以該測量方法在數(shù)據(jù)上不準(zhǔn)確。這種測量僅對應(yīng)于從容器4供應(yīng)的熔融金屬的流量和鑄型吸收的瞬時流量之間的差值的映像。
另一方面，本發(fā)明利用了一種可穿過型腔本身來檢測熔融金屬的高度的裝置。因此，本發(fā)明具有直接測量的特性，這確保在大部分注入過程中都可以監(jiān)視注入高度。
權(quán)利要求
1.用于將液態(tài)金屬(6)注入鑄型(2)的設(shè)備，包括至少一個鑄型(2)，該鑄型包括澆注缽(10)、供料通道(12)以及至少一個通過所述通道連接到所述澆注缽的型腔(14)；用于容納待澆鑄到所述鑄型(2)內(nèi)的液態(tài)金屬(6)的容器(4)；以及用于直接測定型腔(14)內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置(16、18、20、22、24、30)，這些測定裝置包括用于檢測該型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置(24)，這些檢測裝置可以至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測裝置(24)具有電磁特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置包括用于產(chǎn)生電磁場的裝置(16、18、20、22)，該電磁場的場線(24)形成所述檢測裝置，這些場線能夠被存在于所述型腔(14)內(nèi)的液態(tài)金屬干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，用于產(chǎn)生所述電磁場的裝置包括至少一個發(fā)射器線圈(16)、一個用于激勵該發(fā)射器線圈的發(fā)電裝置(18)，以及至少一個用于與所述發(fā)射器線圈配合的接收器線圈(20、22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有兩個接收器線圈(20、22)，第一接收器線圈(20)放置在所述發(fā)射器線圈(16)和所述鑄型(2)之間，而另一個接收器線圈(22)相對于所述鑄型(2)與所述發(fā)射器線圈(16)相對放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置還包括用于將所述場線(24)受到的干擾的強度轉(zhuǎn)換成代表所述型腔(14)內(nèi)液態(tài)金屬的高度變化的模擬信號的裝置(30)，該模擬信號例如對應(yīng)于隨型腔的注入高度而變化的電壓的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置還包括用于從所述代表型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的模擬信號獲得一瞬時曲線的裝置(30)，以及用于將該瞬時曲線與一基準(zhǔn)曲線相比較的裝置(30)，此外，還設(shè)有用于當(dāng)瞬時曲線與基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度時對從所述容器(4)澆注的熔融金屬的流量進(jìn)行控制的裝置(32)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(32)用于致動所述容器(4)上配備的可動塞棒(8)。
9.一種使用根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項所述的設(shè)備的方法，包括如下步驟致動用于產(chǎn)生電磁場的裝置(16、18、20、22)，以產(chǎn)生至少部分地在所述型腔(14)的內(nèi)部空間中穿過的場線；并且測定隨這些場線所受干擾的強度變化的型腔(14)內(nèi)液態(tài)金屬的高度的變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，以用于使用根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于，將所述瞬時曲線與所述基準(zhǔn)曲線相比較，如果該瞬時曲線與該基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度，則改變從所述容器(4)中澆注的液態(tài)金屬的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，以用于使用權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，通過移動所述塞棒(8)來改變液態(tài)金屬的流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其特征在于，選擇所述型腔(14)的預(yù)定閾值(S)，然后檢測出液態(tài)金屬的高度達(dá)到該閾值的時刻，特別根據(jù)從所述容器(4)澆注的熔融金屬的流量的瞬時值而度過一段潛伏期，在該潛伏期的終點停止向所述鑄型(2)中注入液態(tài)金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個鑄型、一用于接收液態(tài)金屬的容器以及用于直接測定該鑄型的型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置。這些測定裝置包括特別具有電磁特性的用于檢測型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置，該裝置可以至少部分地穿過型腔的內(nèi)部空間。
文檔編號B22D37/00GK1721105SQ20051008318
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者M·迪敘, A·羅班 申請人:斯特研究和技術(shù)實施公司