專利名稱：充氧壓鑄的氣體輸送裝置及包括其的充氧壓鑄系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于特殊壓鑄技術領域，涉及充氧壓鑄，尤其涉及充氧壓鑄過程中所使用的氣體輸送裝置、包括該氣體輸送裝置的充氧壓鑄系統(tǒng)以及充氧壓鑄中的氣體輸送控制方法。
背景技術：
在鋁合金壓鑄品中，某些特殊產品(例如，汽車輪轂、高性能耐壓產品等)需要進行產品熱處理或耐壓滲漏試驗，因此對于鑄件內氣體含量要求較高，依靠傳統(tǒng)的壓鑄方法無法滿足鑄件內氣孔少的特殊性格要求。一般地，普通壓鑄形成的鑄件的氣體含量在15-30mg/cm3，真空壓鑄形成的鑄件的氣體含量在5-10mg/cm3，而充氧壓鑄形成的鑄件的氣體含量甚至可以達到3-5mg/cm3。因此，充氧壓鑄方法在極大程度上可以解決氣孔不良問題，從而得到符合性能要求的壓鑄產品。 所謂充氧壓鑄，即在模具合模后，射出沖頭射出前向型腔內注入高壓氧氣，驅走型腔內部所含空氣，在鋁液等金屬溶液進入型腔時，高壓氧氣與金屬溶液充分反應，使型腔內部形成瞬時負壓真空狀態(tài)，從而達到降低鑄件內因空氣與金屬溶液混合卷氣所造成的氣孔問題的目的。在充氧壓鑄過程中，需要對注入型腔內的氧氣流量進行控制，并且是充氧壓鑄過程中的關鍵參數(shù)，其能直接決定鑄件質量。
對于現(xiàn)有技術中的充氧壓鑄過程中所使用的氧氣輸送裝置，其對氧氣流量只能實現(xiàn)單一流量控制，并且流量參數(shù)的調整也不方便。但是，在整個充氧壓鑄過程中，需要分階段采用不同流量和流速參數(shù)向型腔內充氧，以提高充氧壓鑄的鑄件質量。有鑒于此，有必要提出一種新型的適用于充氧壓鑄要求的氣體輸送裝置。

實用新型內容本實用新型目的在于，提供一種可以實現(xiàn)分階段向型腔內充入氧氣的氣體輸送裝置以及使用該裝置的氣體輸送控制方法，以提高充氧壓鑄的鑄件質量。為解決以上技術問題，本實用新型提供以下技術方案。按照本實用新型的一方面，提供一種充氧壓鑄的氣體輸送裝置，包括用于輸送氧氣的管路，并且還包括在所述管路上設置有用于統(tǒng)計氧氣流量的流量計；第一流量控制模塊；以及第二流量控制模塊；其中，所述第一流量控制模塊設置在第一分支管路上并用于控制所述第一分支管路進行大流量充氧階段，所述第二流量控制模塊設置在第二分支管路上并用于控制所述第二分支管路進行小流量充氧階段；所述第一分支管路與所述第二分支管路并行地接合至所述管路。[0015]按照本實用新型一實施例的氣體輸送裝置，其中，所述第一流量控制模塊包括設置在第一分支管路上的第一電磁閥和第一手動閥門，所述第一電磁閥用于控制所述第一分支管路的導通與關閉，所述第一手動閥門用于控制流經所述第一分支管路的氧氣流速；所述第二流量控制模塊包括設置在第二分支管路上的第二電磁閥和第二手動閥門，所述第二電磁閥用于控制所述第二分支管路的導通與關閉，所述第二手動閥門用于控制流經所述第二分支管路的氧氣流速。較佳地，所述氣體輸送裝置還包括設置在所述管路上的安全閥。較佳地，所述安全閥在所述第一流量控制模塊和第二流量控制模塊的下游管路上設置。較佳地，所述氣體輸送裝置還包括設置在所述管路上的總閥門。按照本實用新型一實施例的氣體輸送裝置，其中，所述氣體輸送裝置還包括吹掃控制模塊，所述吹掃控制模塊與所述第一流量控制模塊和第二流量控制模塊并聯(lián)地設置。在之前所述任一實施例的氣體輸送裝置中，較佳地，所述吹掃控制模塊包括逆流防止閥、第三電磁閥和第三手動閥；所述第三電磁閥用于控制所述吹掃控制模塊所在管路的導通與關閉，所述第三手動閥門用于控制流經所述吹掃控制模塊所在管路的壓縮空氣流速。在之前所述實施例的氣體輸送裝置中，較佳地，所述氣體輸送裝置還包括繼電器，其用于控制第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥。在之前所述實施例的氣體輸送裝置中，較佳地，所述氣體輸送裝置還包括可編程邏輯控制器和/或變換器。在之前所述實施例的氣體輸送裝置中，較佳地，所述氣體輸送裝置還包括參數(shù)設置系統(tǒng)。按照本實用新型的又一方面，提供一種充氧壓鑄系統(tǒng)，包括壓鑄機以及以上所述及的任一種氣體輸送裝置，所述壓鑄機與所述氣體輸送裝置之間可操作地傳送信號。本實用新型的技術效果是，通過設置兩個并行的流量控制模塊，從而在氣體輸送控制過程中，可以分別對大流量充氧階段和小流量充氧階段進行控制，實現(xiàn)按照壓鑄機壓射時間節(jié)點分階段精確控制對模具型腔部分的充氧壓力和含量，以完成充氧壓鑄中氧氣和金屬液的充分反應，極大提高鋁合金壓鑄件的內部氣密性質量，達到生產高品質耐壓壓鑄產品的效果。特別是在鋁合金壓鑄領域有著廣泛的應用空間。

從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本實用新型的上述和其他目的及優(yōu)點更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標號表示。圖I是按照本實用新型一實施例的氣體輸送裝置的結構示意圖；圖2是使用圖I所示的氣體輸送裝置的充氧壓鑄系統(tǒng)的模塊結構示意圖；圖3是按照本實用新型一實施例的氣體輸送控制方法的流程示意圖。
具體實施方式
下面介紹的是本實用新型的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本實用新型的基本了解，并不旨在確認本實用新型的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。容易理解，根據(jù)本實用新型的技術方案，在不變更本實用新型的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的其他實現(xiàn)方式。因此，以下具體實施方式
以及附圖僅是對本實用新型的技術方案的示例性說明，而不應當視為本實用新型的全部或者視為對本實用新型技術方案的限定或限制。下面的描述中，為描述的清楚和簡明，并沒有對圖中所示的所有多個部件進行描述。附圖中示出了多個部件為本領域普通技術人員提供本實用新型的完全能夠實現(xiàn)的公開內容。對于本領域技術人員來說，許多部件的操作都是熟悉而且明顯的。圖I所示為按照本實用新型一實施例的氣體輸送裝置的結構示意圖。該氣體輸送裝置100基本地包括用于輸送氣體的管路，在本文中，按照正常工作時氣體在管路中的流向，定義管路的“上游”和“下游”等術語。氧氣氣源(一般為氧氣壓縮氣體)首先可以接入管路。然后在管路上設置有總閥門110，其具體地可以為手動總閥，總閥門用于總體控制管路中是否通入氧氣，例如，其可以關閉整個氣體輸送裝置100對氧氣的輸送。進一步地，在相對于總閥門110的管路下游，進一步設置有流量計120，其用于對流過管路的氧氣流量進行計量。流量計120在管路中的具體設置位置不受本實用新型圖示實施例的限制。進一步地，氣體輸送裝置100設置有大流量控制模塊和小流量控制模塊。大流量控制模塊設置在第一分支管路133上，小流量控制模塊設置在第二分支管路143上，第一分支管路133與第二分支管路143均連通總管路，氧氣可以分別地或并行地流過第一分支管路133和第二分支管路143。在該優(yōu)選實施例中，大流量控制模塊包括第一手動閥門132和第一電磁閥131，二者均設置在第一分支管路133上；通過第一電磁閥131可以控制第一分支管路133的導通與關閉；通過第一手動閥門132，可以控制流經第一分支管路的氧氣流速。小流量控制模塊包括第二手動閥門142和第二電磁閥141，二者均設置在第二分支管路143上；通過第二電磁閥141可以控制第二分支管路143的導通與關閉；通過第二手動閥門142，可以控制流經第二分支管路的氧氣流速。第一分支管路133和第二分支管路143在其下游端合并地接合至總管路，進一步地，在總管路上設置有安全閥150，其用于防止大流量控制模塊、小流量控制模塊中的電磁閥(131和141)失效而導致對充氧控制的失效，在電磁閥(131和141)失效時，安全閥150可以關閉管路的氧氣輸送。進一步參閱圖I，在該優(yōu)選實施例中，氣體輸送裝置100還包括吹掃氣路的吹掃控制模塊，吹掃氣路用于實現(xiàn)對管路和型腔中進行吹掃，例如，在開模后。在該實施例中，吹掃控制模塊包括有逆流防止閥161、第三電磁閥162和第三手動閥門163，吹掃氣路在該實施例中也可以連接至安全閥150下游的管路，吹掃氣源(例如，氮氣壓縮氣體)可控制地接入吹掃氣路；其中，第三電磁閥162用于控制吹掃氣路的導通與關閉，第三手動閥門163用于控制吹掃氣體的流速，逆流防止閥161可以用來防止氣體逆流。吹掃氣體經過第三手動閥門163、第三電磁閥162、逆流防止閥161進入安全閥150下游的管路后輸入至型腔。進一步參閱圖1，氣體輸送裝置100還包括繼電器170，其用于控制管路中的電磁閥,例如,第一電磁閥131、第二電磁閥141、第三電磁閥162。[0042]圖2所示為使用圖I所示的氣體輸送裝置的充氧壓鑄系統(tǒng)的模塊結構示意圖。如圖2所示，該充氧壓鑄系統(tǒng)主要包括圖I所示的氣體輸送裝置100以及壓鑄機300，氣體輸送裝置100以及壓鑄機300之間可以進行信號傳遞，例如，壓鑄機300的控制模塊與氣體輸送裝置100的PLC190之間可以進行信號傳遞。壓鑄機300上的模具400在用于成型鑄件，其可以根據(jù)目標成型的鑄件的變化而更換。氣體輸送裝置100上設置有參數(shù)設置系統(tǒng)，例如，其可以設置流速、流量等參數(shù)；參數(shù)設置系統(tǒng)可以為可視化的觸摸屏系統(tǒng)。以下結合充氧壓鑄過程說明圖I所示氣體輸送裝置100的工作原理。在充氧壓鑄過程(以鋁合金的充氧壓鑄為例)，倒鋁之前，需要采用大流量向模具的型腔充氧，其定義為大流量充氧階段；在大流量充氧至預定值后開始向壓鑄機料筒內倒鋁，同時采用小流量向模具的型腔充氧，其定義為小流量充氧階段。大流量充氧階段和小流量充氧階段的氧氣流量、流速等參數(shù)分別可以通過氣體輸送裝置100的參數(shù)設置系統(tǒng)來預先設定。通過壓鑄機合模后，壓鑄機可以向氣體輸送裝置100傳送相關信號，氣體輸送裝置100收到信號后打開安全閥150(此時總閥門已經手動地打開)，同時，控制第一電磁閥131導通、第二電磁閥141關閉，氧氣因此流過第一分支管路133，并且控制第一手動閥門132來控制氧氣流量、流量計120計量氧氣流量，流經第一分支管路133的氧氣進一步流經下游管路至型腔，使型腔內充滿氧氣。當氧氣通過量(即氧氣流量)達到預先設定值(可以通過參數(shù)設置系統(tǒng)設置)時，大流量充氧階段結束，此時，開始進行小流量充氧階段，通過PLC (可編程邏輯控制器)190控制繼電器170，進一步控制第一電磁閥131關閉、第二電磁閥141導通，同時，控制第二手動閥門142來控制氧氣流速、流量計120計量氧氣流量，流經第二分支管路143的氧氣進一步流經下游管路至型腔，對型腔進行小流量充氧。與此同時，在大流量充氧的氧氣流量達到預先設定值時，即表示可以開始向型腔中倒入鋁液，此時，氣體輸送裝置100可以向壓鑄機傳遞信號以使壓鑄機開始進入倒鋁。直至壓鑄機的射出沖頭進行倒某一預定射出位置時，壓鑄機傳遞信號至氣體輸送裝置100以停止小流量充氧過程，同時裝置向壓鑄機傳遞信號關閉壓鑄的模具充氧口閥體。進一步，在模具射出、成型、開模后，壓鑄機傳遞信號至氣體輸送裝置100準備進行吹掃，此時，通過PLC190控制繼電器170，進一步控制第一電磁閥131關閉、第二電磁閥141關閉、第三電磁閥162導通，第三手動閥門163控制吹掃氣體流速，吹掃氣路可以按照預先設定的參數(shù)(可以通過參數(shù)設置系統(tǒng)進行設置)進行工作，直至吹掃結束。因此，通過大流量控制模塊和小流量控制模塊的協(xié)同工作，可以實現(xiàn)分階段的充氧過程，其中大量流量控制模塊用于控制大流量充氧階段過程，小量流量控制模塊用于控制小流量充氧階段過程；滿足充氧壓鑄的分階段充氧的要求，提高充氧量的精度，從而能夠減少鑄件內的氣孔，大大提升鑄件的質量。更進一步地，其中設置的吹掃氣路可以方便地實現(xiàn)在開模之后的氣體吹掃。圖3所示為按照本實用新型一實施例的氣體輸送控制方法的流程示意圖。該氣體輸送控制方法用于圖2所示實施例的充氧壓鑄系統(tǒng)，進一步結合圖I至圖3對該氣體輸送控制方法進行說明。、[0049]首先,步驟S410,在合模后,壓鑄機300向氣體輸送裝置100傳送信號,通過第一流量控制模塊控制向充氧壓鑄的模具的型腔內進行大流量充氧。在該實施例中，第一流量控制模塊的第一電磁閥131導通，第二流量控制模塊的第二電磁閥141關閉，氧氣因此流過第一分支管路133向型腔中進行大流量充氧；大流量充氧階段的流量參數(shù)等的設置范圍為0. 5L 5L左右。進一步，優(yōu)選地，步驟S420，判斷在預定時間點檢測大流量充氧的充氧量是否達到第一預定值。如果判斷為“是”，則進入步驟S431，如果判斷為“否”，則進入步驟S432，進行報警，氣體輸送裝置和壓鑄機可以停止工作。該步驟主要是為了保證大流量充氧在預定時間內完成并保證充氧裝置為正常狀態(tài)，時間點和第一預定值的具體可以根據(jù)具體應用實例來選擇設置，該檢測可以通過流量計檢測。進一步，步驟S431，壓鑄機300向氣體輸送裝置100傳送信號，通過第二流量控制模塊控制向充氧壓鑄的模具的型腔內進行小流量充氧。此時，所述流量計在測量大流量充氧階段的氧氣流量達到第一預定值以準備開始向壓鑄機料筒中倒入金屬溶液，大流量充氧階段結束，開始進行小流量充氧階段，通過PLC (可編程邏輯控制器)190控制繼電器170，進一步控制第一電磁閥131關閉、第二電磁閥141導通，同時，控制第二手動閥門142來控制氧氣流速、流量計120計量氧氣流量，流經第二分支管路143的氧氣進一步流經下游管路至型腔，對型腔進行小流量充氧。小流量充氧階段的流量參數(shù)等的設置范圍為0. 5L 5L左右。進一步，優(yōu)選地，步驟S440，壓鑄機300的射出沖頭(圖中未示出)行進到第一預定位置時，壓鑄機向氣體輸送裝置傳送信號，通過第二流量控制模塊控制向充氧壓鑄的模具的型腔內停止充氧同時關閉模具充氧口閥體。在該實施例中，控制第二電磁閥141也關閉，即可實現(xiàn)停止小流量充氧。第一預定位置具體設置在距離壓鑄機料筒倒料口 10 20mm處，從而可以封閉已經向模具型腔內充入的氧氣。進一步，優(yōu)選地，步驟S450，射出沖頭行進到第二預定位置時，檢測模具充氧口閥體是否已關閉；如果射出沖頭行進到第二預定位置時，模具充氧口閥體未關閉，則停止射出金屬溶液；如果檢測到閥體已關閉，則進入步驟S461，繼續(xù)射出金屬溶液。在該實施例中，第二預定位置距離第一預定位置120_至140_，也即射出沖頭沿原來方向大概繼續(xù)行走了 120mm至140mm，從而能保證裝置在第一預定位置與第二預定位置之間有足夠時間給出信號將模具充氧口閥體關閉。進一步,步驟S470,開膜。進一步，優(yōu)選地，步驟S480，壓鑄機向氣體輸送裝置傳送信號以使氣體輸送裝置的吹掃控制模塊進行清掃。在該實施例中，控制第一電磁閥131關閉、第二電磁閥141關閉的同時，控制吹掃控制模塊的第三電磁閥162導通，從而可以對管道以及型腔進行吹掃。至此,氣體吹掃過程基本結束。需要理解的是，在本文中，“大流量”與“小流量”是相對的概念，“大流量充氧階段”的氧氣流量、流速均分別大于“小流量充氧階段”的氧氣流速、流量，二者之間的差值大小并不是限制性地，例如，“大流量充氧階段”的氧氣流量范圍可以為0. 5L 5L、流速范圍可以為0. 5L/S 2L/S，“小流量充氧階段”的氧氣流量范圍可以為0. 5L 5L、流速范圍可以為0. 5L/S 2L/S(所述流量及流速范圍為現(xiàn)行生產中所使用的一般范圍，其范圍可根據(jù)實際生產產品體積及質量需要做調整)?！按罅髁俊迸c“小流量”在此為相對的概念，是指同一產品的同一充氧過程中的流量大小的相對比較。[0058]另外，如圖I所示，氣體輸送裝置100中還可以設置變換器180，其用于實現(xiàn)流量計120與氣體輸送裝置100的控制裝置之間(例如繼電器、PLC)的信號兼容。以上例子主要說明了本實用新型的充氧壓鑄的氣體輸送控制。盡管只對其中一些本實用新型的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本實用新型可以在不偏離其主旨與范圍內以許多其他的形式實施，例如，大流量控制模塊和小流量控制模塊并不共用一個安全閥和/或流量計。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本實用新型精神及范圍的情況下，本實 用新型可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求1.一種充氧壓鑄的氣體輸送裝置，包括用于輸送氧氣的管路，其特征在于，還包括 在所述管路上設置有用于統(tǒng)計氧氣流量的流量計； 第一流量控制模塊；以及 第二流量控制模塊； 其中，所述第一流量控制模塊設置在第一分支管路上并用于控制所述第一分支管路進行大流量充氧階段，所述第二流量控制模塊設置在第二分支管路上并用于控制所述第二分支管路進行小流量充氧階段；所述第一分支管路與所述第二分支管路并行地接合至所述管路。
2.如權利要求I所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述第一流量控制模塊包括設置在第一分支管路上的第一電磁閥和第一手動閥門，所述第一電磁閥用于控制所述第一分支管路的導通與關閉，所述第一手動閥門用于控制流經所述第一分支管路的氧氣流速； 所述第二流量控制模塊包括設置在第二分支管路上的第二電磁閥和第二手動閥門，所述第二電磁閥用于控制所述第二分支管路的導通與關閉，所述第二手動閥門用于控制流經所述第二分支管路的氧氣流速。
3.如權利要求I或2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括設置在所述管路上的安全閥。
4.如權利要求3所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述安全閥在所述第一流量控制模塊和第二流量控制模塊的下游管路上設置。
5.如權利要求I或2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括設置在所述管路上的總閥門。
6.如權利要求I或2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括吹掃控制模塊，所述吹掃控制模塊與所述第一流量控制模塊和第二流量控制模塊并聯(lián)地設置。
7.如權利要求6所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述吹掃控制模塊包括逆流防止閥、第三電磁閥和第三手動閥； 所述第三電磁閥用于控制所述吹掃控制模塊所在管路的導通與關閉，所述第三手動閥門用于控制流經所述吹掃控制模塊所在管路的壓縮氣體流速。
8.如權利要求2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括 繼電器，其用于控制第一電磁閥、第二電磁閥以及第三電磁閥。
9.如權利要求I或2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括可編程邏輯控制器和/或變換器。
10.如權利要求I或2所述的氣體輸送裝置，其特征在于，所述氣體輸送裝置還包括參數(shù)設置系統(tǒng)。
11.一種充氧壓鑄系統(tǒng)，其特征在于，包括壓鑄機以及如權利要求1-10中任一項所述的氣體輸送裝置，所述壓鑄機與所述氣體輸送裝置之間可操作地傳送信號。
專利摘要本實用新型提供一種充氧壓鑄的氣體輸送裝置及包括其的充氧壓鑄系統(tǒng)，屬于特殊壓鑄技術領域。該氣體輸送裝置包括用于輸送氧氣的管路、在所述管路上設置有用于統(tǒng)計氧氣流量的流量計、第一流量控制模塊；以及第二流量控制模塊；其中，所述第一流量控制模塊設置在第一分支管路上并用于控制所述第一分支管路進行大流量充氧階段，所述第二流量控制模塊設置在第二分支管路上并用于控制所述第二分支管路進行小流量充氧階段。充氧壓鑄系統(tǒng)包括該氣體輸送裝置以及壓鑄機。充氧壓鑄中的氣體輸送控制方法實現(xiàn)按照壓鑄機的壓射時間點分階段精確控制對模具的型腔充氧，以完成充氧壓鑄中氧氣和鋁液的充分反應，減少鑄件內的氣孔，極大提高鑄件的內部性質量。
文檔編號B22D17/14GK202527683SQ201220053308
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權日2012年2月17日
發(fā)明者李磊, 高正大 申請人:美諾精密壓鑄(上海)有限公司