一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)。包括弱電控制單元與氣路控制單元，分置于電氣控制柜和氣路控制柜。氣路控制柜內(nèi)設(shè)有進(jìn)氣接口、排氣接口、采樣接口、氣源接口以及控制電源接口。氣控柜內(nèi)主進(jìn)氣路采用電氣比例閥與數(shù)字組合閥雙進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，通過(guò)PLC的控制。電氣控制柜設(shè)有電源接口和與氣路控制柜對(duì)接的控制電源接口。電氣控制柜設(shè)有觸摸屏，采用人機(jī)互動(dòng)界面，與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與PLC連接。PLC通過(guò)控制接口與氣路柜連接，控制氣路的通斷以及進(jìn)氣流量。本發(fā)明的低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，能隨時(shí)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)壓力，澆注過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使實(shí)際壓力跟蹤曲線與設(shè)定壓力曲線重合，整個(gè)澆注過(guò)程在全閉環(huán)控制下進(jìn)行，控制精度高。
【專利說(shuō)明】一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低壓鑄造領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種低壓鑄造充型過(guò)程壓力控制系統(tǒng)。屬于鑄造及實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，適用于鋁合金、鎂合金以及銅合金通用低壓鑄造充型過(guò)程壓力控制。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓鑄造是一種反重力鑄造工藝，因其具有充型平穩(wěn)，鑄件凝固階段補(bǔ)縮壓力高的特點(diǎn)，成為鑄造高品質(zhì)鑄件的首選方法。
[0003]低壓鑄造設(shè)備針對(duì)不同鑄造類型有四立柱式金屬型低壓鑄造設(shè)備以及下罐加壓式低壓鑄造設(shè)備。這些設(shè)備的組成均包括鑄造過(guò)程壓力控制系統(tǒng)。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利CN101786152A公開(kāi)了一種低壓鑄造機(jī)及其液面加壓控制系統(tǒng)。該發(fā)明采用觸摸式顯示人機(jī)界面及高精度的傳感器，氣動(dòng)比例閥以及大流量精密減壓閥實(shí)現(xiàn)整個(gè)氣控澆注過(guò)程的自動(dòng)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。氣動(dòng)比例閥以及大流量精密減壓閥作為氣控主要控制單元由于其自身控制性能達(dá)不到實(shí)時(shí)精確控制，因此其控制精度有待提高。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利CN1015855079A公開(kāi)了一種低壓鑄造充型方法及其所使用的低壓鑄造充型設(shè)備。該發(fā)明提供了用于鎂合金使用的低壓鑄造充型設(shè)備，具體的說(shuō)是一種鎂合金低壓懸浮連續(xù)鑄造充型方法及其配套設(shè)備。該發(fā)明可顯著減少升液管內(nèi)鎂液氧化，提高鎂合金低壓鑄造件質(zhì)量。
[0006]中國(guó)使用新型專利CN201511113U公開(kāi)了一種低壓鑄造裝置，該裝置在坩堝的上部設(shè)有一通入壓縮空氣的空氣管道，通過(guò)該通道通入壓縮空氣實(shí)現(xiàn)低壓鑄造過(guò)程。是一種主要應(yīng)用于缸體、缸蓋的鑄造裝置。
[0007]以上提到的發(fā)明及實(shí)用新型專利存在的共同不足是忽略了合金液在充型過(guò)程的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)最終鑄件質(zhì)量的影響。對(duì)于低壓鑄造過(guò)程，實(shí)際上是壓縮氣體將坩堝內(nèi)的合金液沿升液管壓入型腔，其動(dòng)力就是由低壓鑄造壓力控制系統(tǒng)提供。根據(jù)帕斯卡定律，0.1kPa的氣壓波動(dòng)能夠引起鋁合金液面4mm的波動(dòng)，氣壓波動(dòng)越大，則合金液面波動(dòng)也就越大，容易破壞液面前沿的氧化膜，將雜質(zhì)引入熔體，導(dǎo)致鑄件質(zhì)量下降。
[0008]因此，人們期望獲得一種更好的液面加壓控制系統(tǒng)，以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作的低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，以提高現(xiàn)有低壓鑄造設(shè)備的控制精度，進(jìn)一步最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種可與現(xiàn)有低壓鑄造設(shè)備配套使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，控制效果好的低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，包括弱電控制單元與氣路控制單元，分置于電氣控制柜與氣控柜內(nèi)，
[0011]弱電控制單元包括觸摸屏、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、壓力表、控制按鈕；[0012]氣路控制單元包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有減壓閥、過(guò)濾減壓閥、電控氣動(dòng)梭閥、電氣比例閥、數(shù)字組合閥、壓力變送器、節(jié)流閥和手動(dòng)球閥，
[0013]弱電控制單元通過(guò)控制電纜與相應(yīng)的被控氣控單元組件連接。
[0014]弱電控制單元采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主要用作參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；下位機(jī)PLC用作現(xiàn)場(chǎng)控制器，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)采樣、數(shù)據(jù)運(yùn)算、控制輸出。
[0015]氣路控制單元的主進(jìn)氣氣路經(jīng)過(guò)減壓閥后分為三條支路，其中兩條支路分別與電氣比例閥和數(shù)字組合閥連接，組成自動(dòng)控制支路，另外一條與節(jié)流閥和手動(dòng)球閥串聯(lián)的氣路連接，組成手動(dòng)控制支路。
[0016]該低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)氣路控制單元設(shè)置有安全閥，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)工作壓力時(shí)可自行卸壓。
[0017]氣路控制單元中電氣比例閥與數(shù)字組合閥并聯(lián)，數(shù)字組合閥由響應(yīng)速度為30um的6位數(shù)字閥組成。
[0018]鑄造過(guò)程采用全閉環(huán)PLC控制，觸摸屏上設(shè)置有監(jiān)控畫面。
[0019]低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)機(jī)柜設(shè)有三個(gè)接口，分別為氣源接口、加壓接口和采樣接口，氣源接口與經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾后的壓縮氣體相連接，加壓接口和采樣接口分別與盛放有合金液的加壓容器相連接，壓力變送器與采樣管路相連。
[0020]本發(fā)明重點(diǎn)解決了由于低壓鑄造設(shè)備氣控單元控壓不穩(wěn)定，控制精度不高，導(dǎo)致工藝重復(fù)性差導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，減少低壓鑄造因充型過(guò)程產(chǎn)生的不良產(chǎn)品率。
[0021]本發(fā)明為一開(kāi)放式低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，它既可以與其他低壓鑄造設(shè)備機(jī)械部分配合使用，實(shí)現(xiàn)低壓鑄造過(guò)程。也可以直接對(duì)坩堝進(jìn)行加壓，實(shí)現(xiàn)坩堝加壓式低壓鑄造。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的氣路控制單元示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的與配套設(shè)備實(shí)現(xiàn)低壓鑄造示意圖。
[0024]在圖1和圖2中:1.減壓閥2.主進(jìn)氣電控氣動(dòng)梭閥3.電氣比例閥4.數(shù)字組合閥5.進(jìn)氣手動(dòng)球閥6.排氣電控氣動(dòng)梭閥7.排氣手動(dòng)球閥8.安全閥9.進(jìn)氣接口 10.排氣接口 11.采樣接口 12.壓力變送器13.氣源接口 14.觸摸屏15.壓力表16.控制按鈕表盤17.氣路控制柜18.加壓主體19.坩堝20.升液管21.隔板22.鑄型23.儲(chǔ)氣罐24.進(jìn)氣管路手動(dòng)球閥。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)包括:(I)該低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)由弱電控制單元和氣路控制單元組成。(2)弱點(diǎn)控制單元包括工控機(jī)、觸摸屏、PLC、高精度壓力變送器、開(kāi)關(guān)電源、機(jī)柜空調(diào)。(3)氣路控制單元包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有減壓閥、節(jié)流閥、電控氣動(dòng)梭閥、電氣比例閥、數(shù)字組合閥、手動(dòng)球閥。
[0026]本發(fā)明所述的低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其進(jìn)一步特征在于:
[0027]I)液面加壓控制系統(tǒng)機(jī)柜有三個(gè)接口，分別為氣源接口、加壓接口和采樣接口。氣源接口與經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾后的壓縮氣體相連接。加壓接口和采樣接口分別與盛放有合金液的加壓容器相連接，防止加壓過(guò)程中，因采用同一管路采樣壓力的干擾。壓力變送器與采樣管路相連。
[0028]2)弱點(diǎn)控制單元中觸摸屏與工控機(jī)相連，工控機(jī)通訊口與PLC通訊口相連，PLC與輸入、輸出控制點(diǎn)分別與壓力變送器、控制面板按鈕、電氣比例閥、數(shù)字組合閥、電控氣動(dòng)梭閥相連。
[0029]3)低壓鑄造工藝參數(shù)在觸摸屏人機(jī)互動(dòng)界面中進(jìn)行設(shè)置，由工控機(jī)下傳至PLC的存儲(chǔ)器內(nèi)。壓力變送器實(shí)時(shí)采集到壓力信號(hào)經(jīng)PLC處理后，上傳至工控機(jī)顯著在過(guò)程監(jiān)控界面中。
[0030]4)氣路控制單元中并聯(lián)有自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩路氣路?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)氣以及排氣過(guò)程。
[0031]5)低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制回路的輸出為與PLC輸出點(diǎn)相連接的電控氣動(dòng)梭閥、電氣比例閥和數(shù)字組合閥。控制回路的輸入為壓力變送器和控制面板按鈕。
[0032]6)氣路控制單元中電氣比例閥與數(shù)字組合閥并聯(lián)。數(shù)字組合閥由響應(yīng)速度為30um的6位數(shù)字閥組成。
[0033]7)壓力控制通過(guò)電氣比例閥和數(shù)字組合閥進(jìn)行并行控制?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣量大小來(lái)調(diào)節(jié)電氣比例閥和數(shù)字組合閥的控制比例。
[0034]8)液面加壓控制系統(tǒng)氣路單元設(shè)置有安全閥，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)工作壓力時(shí)可自行卸壓，確保安全。
[0035]本發(fā)明的具體實(shí)施例如下:
[0036]參見(jiàn)圖1所示，一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)氣控單元結(jié)構(gòu)示意圖，氣源接口13與經(jīng)過(guò)干燥凈化處理的氣源相連接，采樣接口 12與加壓主體18采樣管口相連接，進(jìn)氣接口 10與加壓主體18加壓管口相連接。
[0037]連接好如圖2所示。升液管20至于隔板21上，升液管底部位于合金液中下部，鑄型19澆口與升液管口位置對(duì)齊，放置于隔板21上。鑄型就位后，根據(jù)工藝需求在工藝參數(shù)設(shè)計(jì)中輸入相應(yīng)參數(shù)，參數(shù)輸入完畢后，工控機(jī)將參數(shù)下傳至PLC中的存儲(chǔ)器中。按下控制按鈕表盤16中“開(kāi)始”按鈕，低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)關(guān)閉排氣電控氣動(dòng)梭閥6，打開(kāi)主進(jìn)氣電控氣動(dòng)梭閥2，控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)入自動(dòng)控制階段。通過(guò)PLC存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的工藝參數(shù)與壓力變送器實(shí)時(shí)采集過(guò)來(lái)的壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，控制電氣比例閥3以及數(shù)字組合閥4來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量的大小，進(jìn)而控制合金液在型內(nèi)的充填過(guò)程。合金液充填結(jié)束，液面加壓控制系統(tǒng)根據(jù)工藝要求轉(zhuǎn)入結(jié)晶保壓階段，保壓結(jié)束后，系統(tǒng)關(guān)閉主進(jìn)氣電控氣動(dòng)梭閥2、電氣比例閥3和數(shù)字組合閥4，打開(kāi)排氣電控氣動(dòng)梭閥6自動(dòng)卸壓。整個(gè)低壓鑄造過(guò)程結(jié)束。
[0038]低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)并聯(lián)有全套手動(dòng)控制，出現(xiàn)故障時(shí)亦可采用手動(dòng)方式完成低壓鑄造過(guò)程。
【權(quán)利要求】
1.一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:包括弱電控制單元與氣路控制單兀，分置于電氣控制柜與氣控柜內(nèi)， 弱電控制單元包括觸摸屏、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、PLC、壓力表、控制按鈕； 氣路控制單元包括進(jìn)氣主路，在進(jìn)氣主路上依次設(shè)有減壓閥、過(guò)濾減壓閥、電控氣動(dòng)梭閥、電氣比例閥、數(shù)字組合閥、壓力變送器、節(jié)流閥和手動(dòng)球閥， 弱電控制單元通過(guò)控制電纜與相應(yīng)的被控氣控單元組件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:弱電控制單元采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主要用作參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；下位機(jī)PLC用作現(xiàn)場(chǎng)控制器，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)采樣、數(shù)據(jù)運(yùn)算、控制輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:氣控單元的主進(jìn)氣氣路經(jīng)過(guò)減壓閥后分為三條支路，其中兩條支路分別與電氣比例閥和數(shù)字組合閥連接，組成自動(dòng)控制支路，另外一條與節(jié)流閥和手動(dòng)球閥串聯(lián)的氣路連接，組成手動(dòng)控制支路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:該低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)氣路控制單元設(shè)置有安全閥，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)工作壓力時(shí)可自行卸壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:氣路控制單元中電氣比例閥與數(shù)字組合閥并聯(lián)，數(shù)字組合閥由響應(yīng)速度為30um的6位數(shù)字閥組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:鑄造過(guò)程采用全閉環(huán)PLC控制，觸摸屏上設(shè)置有監(jiān)控畫面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:該低壓鑄造液面加壓控制系統(tǒng)機(jī)柜設(shè)有三個(gè)接口，分別為氣源接口、加壓接口和采樣接口，氣源接口與經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾后的壓縮氣體相連接，加壓接口和采樣接口分別與盛放有合金液的加壓容器相連接，壓力變送器與采樣管路相連。
【文檔編號(hào)】B22D18/08GK103785814SQ201410070243
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】李強(qiáng), 武海軍, 劉毅, 陳登權(quán) 申請(qǐng)人:貴研鉑業(yè)股份有限公司