Способ управления процессом литья под низким давлением
Патент 2014948
Авторы
Классы МПК
Способ управления процессом литья под низким давлением
Реферат
Способ относится к литейному производству, а именно к литью под низким давлением. Цель изобретения - непрерывное регулирование движения уровня жидкого металла в металлопроводе. Цель достигается тем, что определяют значение уровня металла в форме по давлению в металле при помощи трубки Пито, опущенной в металлопровод, а подачу сжатого газа в тигель регулируют пропорционально рассогласованию между программой заливки и текущим значением уровня металла в форме. 1 ил.
Изобретение относится к литейному производству, а более конкретно, к литью под низким давлением.
Известен способ и устройство для литья при низком давлении [1], заключающийся в том, что давление нейтрального газа, служащего для опускания металла в инжекционной трубке после литья детали устанавливают выше нормального давления в камере печи. При этом разность между указанными величинами давления регулируют и поддерживают постоянной, обеспечивая различный расход нейтрального газа. Недостаток указанного способа и устройства для его осуществления заключается в том, что не обеспечивается плавное регулирование подачи металла в форму. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является система регулирования процесса заливки металла при литье под низким давлением [2], в которой для управления подачей сжатого газа при заполнении формы расплавом используются сигналы от термопар, вмонтированных в литейную форму в местах изменения поперечного сечения формы. Существенным недостатком указанной системы является невозможность непрерывного управления потоком жидкого металла в процессе заполнения литейной формы из-за дискретности информации об уровне жидкого металла в металлопроводе и форме. Целью изобретения является непрерывное регулирование движения уровня жидкого металла в металлопроводе и форме. Указанная цель достигается тем, что подачу сжатого газа в герметизированный тигель с металлом регулируют пропорционально рассогласованию между заданной программой заливки и текущим значением уровня металла в металлопроводе и форме, вычисляемым по давлению в измерительной системе, состоящей из трубки Пито, помещенной в металлопроводе, манометра и арифметического устройства, по формуле H = P+ 1- -P, где Р - давление газа в трубке Пито, установленной в металлопроводе; Ра - давление окружающей атмосферы; Н - текущее значение уровня металла в металлопроводе и форме (относительно нижнего среза трубки Пито); - удельная масса металла; V - объем системы измерения давления (трубка - воздуховод - манометр); S - площадь поперечного сечения трубки Пито. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что текущее значение уровня жидкого металла в металлопроводе и форме в процессе заливки формы определяют по вышеприведенной формуле и регулируют подачу сжатого газа в герметизированный тигель пропорционально рассогласованию между заданной программой заливки и текущим значением уровня металла в металлопроводе и форме. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого технического решения с известными показывает, что предлагаемый способ позволяет вести непрерывное регулирование движения уровня металла в металлопроводе и форме в зависимости от отклонения уровня металла в металлопроводе и форме от программы заполнения формы. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". На чертеже показана схема для реализации способа. В герметизированном тигле 1 с металлом расположен металлопровод 2, верхняя часть которого герметично связана с формой 3. В металлопровод введена трубка Пито 4, выходной конец которой связан с измерителем давления 5. Измеритель давления подключен к входу арифметического устройства 6. В герметизированный тигель через регулятор давления 7 введена магистраль подачи сжатого газа. При подаче сжатого газа в тигель 1 металл по металлопроводу 2 поступает в форму 3. По мере поднятия уровня металла Н по металлопроводу 3 давление Р в трубке Пито 4, установленной в полости металлопровода, изменяется в зависимости от уровня металла Н над нижним срезом трубки Пито. Эта зависимость может быть выражена в виде H = Pи + h, (1) где Н - уровень металла в металлопроводе; - удельная масса металла; Ри - давление (избыточное) газа в трубке Пито; h - уровень металла в трубке Пито над нижним ее срезом. Величину h можно измерить различными способами, но можно и вычислить следующим образом. В соответствии с законом Бойля-Мариотта можно записать PaV = PV1 (2) где Ра - давление начальное, равное атмосферному; V - начальный объем системы измерения; V1 = V-hS - объем системы измерения после поднятия уровня металла в металлопроводе; S - площадь поперечного сечения трубки Пито; Р - давление (абсолютное) газа в трубке Пито Равенство (2) записываем в виде PaV = P(V-hS), откуда h = 1 - (3) Подставив значение h из равенства (3) в равенство (1) и учитывая, что Ри = Р - Ра, получаем зависимость H = P+ 1- -P (4) При помощи уравнения (4) определяют текущее значение уровня металла Н, затем сравнивают его с заданной программой заливки, а подачу сжатого газа в герметизированный тигель регулируют с помощью регулятора давления пропорционально рассогласованию между заданной программой заливки и текущим значением металла в металлопроводе. Внедрение предлагаемого способа управления процессом литья под низким давлением за счет непрерывного измерения и регулирования движения уровня металла в металлопроводе и форме позволяет повысить стабильность процесса литья под низким давлением и повысить на 30% выход годного литья.Формула изобретения
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЛИТЬЯ ПОД НИЗКИМ ДАВЛЕНИЕМ, включающий подачу сжатого газа в тигель с металлом, отличающийся тем, что вводят в металлопровод, соединяющий тигель с формой, трубку Пито, соединенную трубопроводом с манометром, определяют текущее значение уровня металла в металлопроводе и форме по математическому выражению H = P+ 1- -P, где P - давление газа в трубке Пито, установленной в металлопроводе, м-1 кг с-2; Pа - давление окружающей атмосферы, м-1 кг с-2; H - текущее значение уровня металла в металлопроводе и форме относительно нижнего среза трубки Пито, м; - удельный вес металла, м-2 кг с-2; V - объем системы измерения давления (трубка + воздуховод + манометр), м3; S - площадь поперечного сечения трубки Пито, м2, а подачу сжатого газа в герметизированный тигель регулируют пропорционально рассогласованию между заданной программой заливки и текущим значением уровня металла в металлопроводе и форме.РИСУНКИ
Рисунок 1