本發(fā)明涉及模具冷卻，具體為一種納米晶母合金制備用水冷錠模裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)納米晶母合金錠時(shí)，將液態(tài)納米晶母合金澆鑄到水冷錠模的型腔內(nèi)，待液態(tài)納米晶母合金冷卻凝固后即可得到納米晶母合金錠。

2、如圖1所示，水冷錠模內(nèi)部開(kāi)設(shè)有多個(gè)相互連通的流道，在生產(chǎn)納米晶母合金錠時(shí)，水泵向流道內(nèi)供給冷卻水，通過(guò)冷卻水快速的循環(huán)流動(dòng)，令水冷錠模上的熱量與外界交互，從而達(dá)到快速冷卻降溫的目的。

3、但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如圖1所示，冷卻水在流道內(nèi)快速流動(dòng)時(shí)，a側(cè)更加靠近型腔，與型腔的溫度差較大，a側(cè)的冷卻水與型腔的熱交互速率更大，使得a側(cè)的冷卻水能夠攜帶更多的熱量，但距離型腔較遠(yuǎn)的b側(cè)，b側(cè)的冷卻水無(wú)法直接與型腔進(jìn)行熱交互，型腔內(nèi)的熱量需要以a側(cè)的冷卻水為介質(zhì)才能夠?qū)崃總鬟f至b側(cè)，相較于a側(cè)冷卻水與型腔的溫度差，b側(cè)冷卻水與a側(cè)冷卻水的溫度差較小，導(dǎo)致b側(cè)的熱交互速率較小，因此，在冷卻水直線通過(guò)流道時(shí)，b側(cè)冷卻水所攜帶的熱量是低于a側(cè)冷卻水所攜帶的熱量，這就導(dǎo)致b側(cè)冷卻水的冷卻效率低于a側(cè)冷卻水的冷卻效率，造成每次冷卻水循環(huán)的冷卻效果有所損失，導(dǎo)致水冷錠模冷卻效率降低，影響納米晶母合金錠生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種納米晶母合金制備用水冷錠模裝置及其控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在水冷模冷卻效率不足的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，包括水冷錠模，所述水冷錠模外側(cè)固定設(shè)置有用于輸送冷水的供水管，所述水冷錠模上可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝多個(gè)水冷管，相鄰的兩個(gè)水冷管之間通過(guò)接頭連通，在水冷管通入冷水時(shí)，使冷水圍繞水冷管軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述水冷錠模上設(shè)置數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)分析模塊，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析模塊用于對(duì)水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，所述供水管注水端即遠(yuǎn)離出水端的一端外側(cè)壁設(shè)置有循環(huán)水調(diào)節(jié)閥，所述循環(huán)水調(diào)節(jié)閥用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊的實(shí)時(shí)分析結(jié)果對(duì)冷水流速進(jìn)行調(diào)整。

3、進(jìn)一步地，所述水冷管內(nèi)軸向固定連接有葉片，所述葉片的寬度小于水冷管的內(nèi)徑。

4、進(jìn)一步地，在水冷管的可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有殼體，殼體內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與水冷管同軸線連接。

5、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子上開(kāi)設(shè)有多個(gè)貫穿的通孔以連通轉(zhuǎn)子內(nèi)外，且每個(gè)通孔的軸線不垂直于轉(zhuǎn)子任意一條切線。

6、進(jìn)一步地，在水冷管上同軸線固定連接有第一摩擦輪，相鄰的兩個(gè)水冷管上套設(shè)有連接件，連接件上可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有第二摩擦輪，第一摩擦輪與第二摩擦輪相配合。

7、一種基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置的控制方法，包括以下步驟：在液態(tài)納米晶母合金澆鑄到水冷錠模內(nèi)時(shí)，由循環(huán)水調(diào)節(jié)閥通過(guò)供水管向水冷管輸送初始流速的冷水，并在接頭的連通下，冷水在水冷管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，以對(duì)水冷錠模進(jìn)行冷卻降溫；通過(guò)數(shù)據(jù)獲取模塊實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率，然后將水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率與預(yù)設(shè)的降溫標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)比較分析結(jié)果對(duì)初始流速通過(guò)循環(huán)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流速調(diào)整。

8、進(jìn)一步地，實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的模內(nèi)溫度值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率具體為：實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)測(cè)量位置的模內(nèi)溫度值，并結(jié)合移動(dòng)指數(shù)平均法進(jìn)行均值分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模內(nèi)溫度均值；對(duì)水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模內(nèi)溫度均值分別進(jìn)行綜合分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率。

9、進(jìn)一步地，計(jì)算水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模內(nèi)溫度均值以及每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率的具體公式如下：；其中，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模內(nèi)溫度均值，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的第個(gè)測(cè)量位置的模內(nèi)溫度值，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的第個(gè)測(cè)量位置的模內(nèi)溫度值的加權(quán)系數(shù)，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的第個(gè)測(cè)量位置的模內(nèi)溫度值，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的第個(gè)測(cè)量位置的模內(nèi)溫度值的加權(quán)系數(shù)，，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的模內(nèi)溫度均值，，為時(shí)段數(shù)量，，為時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)，，為測(cè)量位置的個(gè)數(shù)。

10、進(jìn)一步地，將水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率與預(yù)設(shè)的降溫標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，并根據(jù)實(shí)時(shí)比較分析結(jié)果對(duì)初始流速通過(guò)循環(huán)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流速調(diào)整的具體步驟如下：將水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率與預(yù)設(shè)的降溫標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行實(shí)時(shí)差值分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的時(shí)段降溫速率差值；將初始流速和水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的時(shí)段降溫速率差值分別結(jié)合pid分析，得到水冷錠模的每個(gè)時(shí)段所分別對(duì)應(yīng)的下一時(shí)段的調(diào)整流速，并輸入至循環(huán)水調(diào)節(jié)閥對(duì)每個(gè)時(shí)段所分別對(duì)應(yīng)的下一時(shí)段的冷水流速進(jìn)行流速調(diào)整。

11、進(jìn)一步地，計(jì)算水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的時(shí)段降溫速率差值以及每個(gè)時(shí)段所分別對(duì)應(yīng)的下一時(shí)段的調(diào)整流速的具體公式如下：；其中，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的時(shí)段降溫速率差值，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率，為預(yù)設(shè)的降溫標(biāo)準(zhǔn)速率，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段所對(duì)應(yīng)的下一時(shí)段的調(diào)整流速，為冷水初始流速，為數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的比例增益，為數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的積分增益，為水冷錠模的第個(gè)時(shí)段的第個(gè)時(shí)間點(diǎn)的降溫速率差值，為數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的微分增益，，為時(shí)段數(shù)量，，為時(shí)間點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

12、本發(fā)明提出的一種納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，有益效果在于：該納米晶母合金制備用水冷錠模裝置在水冷管內(nèi)通入冷水對(duì)水冷錠模進(jìn)行冷卻降溫時(shí)，通過(guò)水力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而令水冷管及葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使得冷水能夠圍繞水冷管的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在冷水旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，水冷管兩側(cè)的冷水均能夠與型腔進(jìn)行熱交互，以提高熱交互的效率，且依據(jù)水的密度特性，令水冷管軸線處的冷水在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中做離心運(yùn)動(dòng)，從而確保水冷管管壁處的冷水能夠與型腔保持一個(gè)相對(duì)較大的溫度差，進(jìn)一步提高冷水與型腔溫度的熱交互效率，并通過(guò)數(shù)據(jù)獲取模塊實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行分析，得到水冷錠模的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率。將每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)實(shí)時(shí)降溫速率與預(yù)設(shè)的降溫標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行實(shí)時(shí)比較分析，根據(jù)實(shí)時(shí)比較分析結(jié)果，通過(guò)循環(huán)水調(diào)節(jié)閥對(duì)初始流速進(jìn)行流速調(diào)整。此方法結(jié)合移動(dòng)指數(shù)平均法進(jìn)行均值分析，確保數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，并通過(guò)pid控制算法實(shí)時(shí)調(diào)整冷水流速，以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和響應(yīng)延遲，使得降溫過(guò)程更加精確、穩(wěn)定。

13、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，包括水冷錠模（1），所述水冷錠模（1）外側(cè)固定設(shè)置有用于輸送冷水的供水管（2），其特征在于，所述水冷錠模（1）上可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝多個(gè)水冷管（5），相鄰的兩個(gè)水冷管（5）之間通過(guò)接頭（8）連通，在水冷管（5）通入冷水時(shí)，使冷水圍繞水冷管（5）軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，其特征在于，所述水冷管（5）內(nèi)軸向固定連接有葉片（7），所述葉片（7）的寬度小于水冷管（5）的內(nèi)徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，其特征在于，在水冷管（5）的可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有殼體（3），殼體（3）內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有轉(zhuǎn)子（4），轉(zhuǎn)子（4）與水冷管（5）同軸線連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子（4）上開(kāi)設(shè)有多個(gè)貫穿的通孔（41）以連通轉(zhuǎn)子（4）內(nèi)外，且每個(gè)通孔（41）的軸線不垂直于轉(zhuǎn)子（4）任意一條切線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，其特征在于，在水冷管（5）上同軸線固定連接有第一摩擦輪（6），相鄰的兩個(gè)水冷管（5）上套設(shè)有連接件（10），連接件（10）上可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝有第二摩擦輪（9），第一摩擦輪（6）與第二摩擦輪（9）相配合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種納米晶母合金制備用水冷錠模裝置及其控制方法，涉及模具冷卻技術(shù)領(lǐng)域。該基于納米晶母合金制備用水冷錠模裝置，包括水冷錠模，其上可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝多個(gè)水冷管，相鄰的兩個(gè)水冷管之間通過(guò)接頭連通，在水冷管通入冷水時(shí)，使冷水圍繞水冷管軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述水冷錠模上設(shè)置數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)分析模塊，所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于實(shí)時(shí)獲取水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分析模塊用于對(duì)水冷錠模的每個(gè)時(shí)段的模內(nèi)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，所述供水管注水端外側(cè)壁設(shè)置有循環(huán)水調(diào)節(jié)閥，所述循環(huán)水調(diào)節(jié)閥用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析模塊的實(shí)時(shí)分析結(jié)果對(duì)冷水流速進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明通過(guò)PID控制算法實(shí)時(shí)調(diào)整冷水流速。

技術(shù)研發(fā)人員：郭愛(ài)民,王文軍,李杰,張玉馳,于小川,吳銀軍,劉飛,賈春元,劉林喆,李巖松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧信裕新材料科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19