CN1042105C - 铸造机的熔液充填控制方法 - Google Patents

Abstract

一种铸造机的溶液充填控制方法，在该控制方法中，使贮存熔液的保温炉的内部空间与在铸模内形成的模腔之间产生压差，利用这种压差，将前述保温炉内的溶液通过熔液通路，供入前述模腔内，该方法包括，设定程序模型工序，控制压差工序，检测液面高度工序，补偿程序模型工序、控制压差工序等。

Description

铸造机的熔液充填控制方法

本发明涉及了一种向铸造机充填金属熔液的控制方法。让贮存熔液的保温炉的内部空间与铸模内形成的模腔间产生压差，利用这种压差，通过熔液通路把前述保温炉内的熔液供入前述的模腔内，对这样的一种铸造机的熔液充填进行控制。

与此有关的现有技术记载于特开昭59-10461号公报，其略图如图4所示。

这种低压铸造机1包括贮存熔液的保温炉6和由模座2固定于保温炉6的正上方位置的金属模3，前述金属模3的浇口部4h上连接着筒状的浇铸管5，该浇铸管5连通了金属模3的模腔4与保温炉6的内部。这里，前述模腔4通过排气通路(图中未示出)与外部大气相通，而前述保温炉6密闭起来，对其内部供以由加压装置7供给的加压空气。

前述加压装置7可以使前述保温炉6内的压力遵从规定的模型变化(增加)，依照这种压力变化将保温炉6内的熔液通过浇铸管5供入模腔4内。此处，由前述浇铸管5供入模腔的熔液液面与保温炉6内熔液液面水平差值与保温炉6内的压力成比例。因此，通过控制保温炉6内的压力即可控制供入模腔4内的熔液液面水平高度。另外，由于使得保温炉6内的压力遵从模型的规律上升，熔液的上升速度、即往模腔4中供入熔液的量即可得到控制。

在本低压铸造机1上，设定压力模型分为三个阶段：熔液通过浇铸管5上升到模腔4的入口位置的阶段、熔液对模腔4内充填阶段、补缩加压阶段。

即，在熔液供给至模腔4入口阶段，加压装置7的电磁阀8a,8b打开，通过配管9a,9b往保温炉6内通入多量的加压空气。从而，保温炉6内的压力迅速上升，熔液快速在浇铸管5内上升达到模腔4的入口处。而当前述保温炉6内压力一达到第一规定压力时，则认为液面到达了模腔4的入口处，电磁阀8b即关闭。由此，仅由配管9b向保温炉6内通入加压空气，加压空气流量减少，保温炉6内的压力上升变慢。其结果乃是熔液慢慢充填进模腔4内。而当前述保温炉内的压力一达到第2规定压力值，则认为模腔4内充满熔液，电磁阀8c打开。依此，通过配管9b,9c向保温炉6内通入加压空气，压力再一次迅速上升、对模腔4内的熔液进行补缩加压。

如上所述，现有的低压铸造机1，在保温炉6内的压力达到第1规定压力值的状态，则认为液面达到模腔4的入口，压力上升的模型即变成缓慢上升的模型。而在压力达到第2规定压力值的状态、认为熔液充满了模腔4，同样，压力上升模型又变更为快速上升模型。但是，如由于保温炉6内贮存的熔液液面的波动或模腔4内背压的产生，常常出现保温炉6内的压力达到第1或第2规定压力值而实际液面没有上升到预定的位置的情况；相反，实际液面上升到超过预定位置的情况也常有之。

在这种场合，即使遵从最初设定的压力上升模型继续操作，在实际液面达到模腔4的入口处的时刻或实际熔液充满模腔4内的时刻，也不可能变更压力上升的模型。因此，比如在应该把熔液缓慢供入模腔4内时却快速供给，产生空气卷进，相反在应该快速通过浇铸管5时却缓慢通过，则招致液温的降低；还有熔液充满后由于补缩压力不足，铸造件内常产生气孔。

本发明是鉴于以上现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供一种能以适当的速度将熔液供入模腔，并可以很好地进行熔液填充后的补缩加压的铸造机熔液充填控制方法。

本发明是实际测定模腔内的液面、基于该测定值可以对预先设定的保温炉内的压力上升模型进行补偿，依此即可以以最适当的压力上升模型对保温炉内加压、而使熔液以适当的速度供入模腔内，同时也可以在熔液填充后很好地进行补缩加压。

上述的课题是以具有以下特征的铸造机熔液充填控制方法来解决的。

即，本发明的第一项的铸造机的熔液充填控制方法是：使贮存熔液的保温炉内部空间与铸模内形成的模腔之间产生压差，利用这种压差使前述保温炉内的熔液通过熔液通路供入前述模腔，在对这样的铸造机的熔液充填的控制方法中包括：

设定程序模型工序，该程序模型确定了压差目标值的时间变化特性，

遵从设定的前述程序模型、控制前述保温炉的内部空间与模腔间的压差的工序，

检测液面是否上升到前述模腔内预先设定的水平高度的工序，

液体上升到模腔内预先设定的水平高度时、即时对前述程序模型进行补偿的工序，

遵循补偿了的程序模型、对前述保温炉内部空间与模腔之间的压差进行控制的工序。

一般，从保温炉出来经熔液通路供入模腔的熔液液面与保温炉内液面的水平高度之差，与保温炉和模腔之间的压差成比例。因此，由控制前述压差，即可控制向模腔供入的熔液液面的水平高度。从而，如遵循规定模型增加前述的压差，即可控制向模腔供入熔液的上升速度，也就是可以控制供入模腔熔液的供给量以及补缩压力。

本发明，在铸造初期阶段，是依靠按最初设定的程序模型增加保温炉与模腔之间的压差来控制向模腔供入熔液的供给量。

可是，若仅基于最初设定的程序模型增加压差，因外部干扰等影响，实际液面水平高度偏离了预定的液面水平高度，在这种场合熔液不能以适当的速度供入模腔内，同时也不能很好进行补缩加压。为此，本发明中设置了检测液面是否上升到模腔内预定的水平高度的工序，当实际液面上升到预定的水平高度时，可以补偿最初设定的程序模型。即，在有外部干扰因素影响的情况下，实际液面水平高度对预定液面水平高度有偏离的场合，由于基于实际液面水平高度对最初设定的程序模型进行补偿，实际上变成设定根据实际情况进行调配了的程序模型。而以后就继续以该补偿了的程序模型进行压差控制。因此，在将熔液以适当的速度供入模腔内的同时，补缩加压也可很好进行。

而且，如对实际液面水平高度检测次数越多，依此对程序模型进行补偿，则可设定更合适的程序模型。

如依照本发明，由于在向模腔内供入熔液的过程中，基于实际液面水平高度对程序模型进行了补偿，可以以适当的程序模型来控制保温炉与模腔之间的压差。因此，可以把熔液以适当的速度供入模腔内，因而就不大容易引起空气卷进熔液中以及由于补缩压力不足引起的气孔。

图面简单说明

图1-为实施本发明一实施例的熔液充填控制方法而使用的低压铸造机整体纵断面图，

图2-表示有关本发明一实施例的熔液充填控制方法中的加压程序模型的曲线图；

图3-表示有关本发明一实施例的熔液充填控制方法中的加压程序模型的曲线图；

图4-为实施现有的熔液充填控制方法使用的低压铸造机整体纵断面图。

实施例

下面以图1-3就本发明的一实施例的铸造机的溶液充填控制方法进行说明。这里，图1是为实施有关本实施例的溶液充填控制方法所使用的低压铸造机10的整体纵断面图。图2、图3是表示保温炉内加压程序模型的曲线图。

前述的低压铸造机10包括有贮存铝素金属熔液(以下简称熔液)的保温炉16和由模座12将其固定在保温炉16的正上的金属模13，而在金属模13的浇口部14h上连接着筒状的浇铸管15。浇铸管15通过前述模座12的中央形成的开口12K、成下垂状由模座12所支承，其顶端浸入前述保温炉16贮存的熔液中。

前述保温炉16由贮存熔液的坩埚16r与壳体部16c构成，而坩埚16r依靠加热装置(图中未示出)使其在保温状态装入壳体16c内，坩埚16r的上部开口由前述模座12封闭。另外，在前述模座12的端部(图中为左端部)、于前述坩埚12内倾斜设置了浇铸金属熔液的配液口18，在该配液口18的位置安装了检测保温炉16内的压力的压力传感器18p。然后由压力传感器18p检测出来的压力信号输入由计算机构成的控制装置20。且当向坩埚16r内浇铸熔液之后，前述配液口为盖18h所封闭，前述压力传感器18p可以准确测定保温炉16内的压力值。

再者，在前述配液口18上连接了为给保温炉16内加压用的加压管19。而加压管19乃是将由图中未示出的空气压缩机来的加压空气引入保温炉内的管子，管路中从上游依次安装有减压阀19r和流量调节阀19c。在这里，像后面将叙述的那样，为控制保温炉16内的压力，前述流量调节阀19c被从前述控制装置20来的操作信号远距离操作。另外，在前述流量调节阀19c的下游侧安装了为排出保温炉16内的空气用的排气阀19b，而且排气阀19b平常是关闭的。

前述金属模13由上模13u和下模13d构成，在合模状态，模腔14内通过排气通路(图中未示出)与大气相通。另外，前述金属模13的上模13u中，在模腔14的最上部位置安装着上部液面检测传感器14a，而在下模13d中，在模腔14的入口位置(浇口部14h的上端面Kb高度)安装着下部液面检测传感器14b。而由上部液面检测传感器14a与下部液面检测传感器14b来的液面检测信号输入前述控制装置20。

前述控制装置20记录了为使保温炉16内的压力随时间变化而确定压力目标值的时间变化特性的基本程序模型P₀(参照图2、图3中的实线部分)。而且该基本程序模型P₀可以由图上未示出的输入装置进行修正。控制流量调节阀19c的阀门开度，使保温炉16内的压力迫从基本程序模型P₀。

这里，在前述基本程序模型P₀上，点S是对保温炉16内开始加压的时间，点a₀是保温炉16内的压力达到能使金属液面上升到金属模13的浇口部14h的入口(下端面)K_a(参照图1)的压力A₀的时间，而点b₀是保温炉内压力达到能使金属液面上升到金属模13的浇口部14h的出口(上端面)K_b的压力B₀的时间。点C₀是保温炉内压力达到可以使金属液面上升到模腔14的最上部位置的压力C₀的时间。点d₀是达到对金属液加压终了时的压力d₀的时间，而点e₀乃是开模前压力开始下降的时间。

在该基本程序模型P₀上，从点S到点a₀由于压力上升梯度大，金属液面很快到达浇口部14h的下端面K_a。因此，浇铸管15引起的金属液温度的下降情况有所改善。而由点a₀到点b₀压力上升的梯度有所变小，在由浇口部14h的下端面K_a到浇口部14h的上端面K_b之间，金属液面上升的速度变慢一些。再下来，由于从点b₀到点c₀，压力上升的梯度变得更缓，在由浇口部14h的上端面K_b到模腔14的最上部间，金属液面上升的速度进一步变慢。因此可以防止空气卷入金属液。从点c₀到点d₀间设定的压力上升的梯度较大，压力上升较快，为使模腔内注满金属液的补缩加压进行得比较迅速，这样可以减少气孔的发生。

图2中用点划线表示的第一补偿程序模型P₁是这样的：在实际液面比预定更快上升到浇口部14h的上端面K_b的高度的情况被下部液面检测传感器14b检测出来的场合，由P₁代替前述基本程序模型P₀对保温炉16内的压力进行控制。即，按基本程序模型P₀，液面上升到前述的上端面K_b的高度的时间应是b₀，但是，在比它更早的时间(在点a₀到b₀间进行压力控制时)下部液面检测传感器即判定实际液面上升到浇口部14h的上端面K_b的高度时，即由基本程序模型P₀变换成第一补偿程序模型P₁，以后即由第一补偿程序模型P₁来控制保温炉16内的压力。这里，第一补偿程序模型P₁的点b₁是由下部液面检测传感器14b检测出实际液面上升到浇口部14h的上端面K_b的高度的时间。而且由点b₁到点c₁间的斜度与前述基本程序模型P₀的点b₀到c₀间的斜度相等，同时也设定第一补偿程序模型P₁的点c₁到d₁间的斜度与前述基本程序模型P₀的点c₀到点d₀间的斜度相等。即，如果使点b₁与点b₀重合的话，程序模型P₀即与P₁相重合。

另外，图2中虚线所表示的第二补偿程序模型P₂是在实际液面比预定时间更早的上升到模腔14的最上部的高度而由上部液面检测传感器14a检测出来的场合，代替第一补偿程序模型P₁对保温炉16内的压力进行控制的程序模型。即，按第一补偿程序模型P₁，液面上升至模腔14的最上部的高度的时间应是c₁点，但是在比其更早的时间(从点b₁到点c₁间实施压力控制时)由上部液面检测传感器判定出实际液面上升到模腔14的最上部的高度时，即由第一补偿程序模型变换成第二补偿程序模型，以第二补偿程序模型对保温炉16内的压力进行控制。这里，第二补偿程序模型P₂的点c₂，是由上部液面检测传感器14a检测出实际液面上升到模腔14的最上部高度的时间。而设定点c₂到d₂间的斜度与第一补偿程度模型P₁的点c₁到点d₁间的斜度相等。如使点c₂、c₁、c₀全部重合的话，模型P₀、P₁、P₂也全都重合。

图3中的点划线表示的第三补偿程序模型P₃是由下部液面检测传感器14b检测出实际液面比预定时间较晚(慢)上升到浇口部14h的上端面K_b的高度的场合下，取代前述基本程序模型P₀对保温炉16内的压力进行控制的程序模型。即，如前所述，按基本程序模型P₀，液面上升至浇口部14h的上端面K_b的时间应是b₀。可是，实际液面上升得比较慢，在由点b₀到点c₀间进行压力控制时，由下部液面检测传感器14b判定实际液面上升到浇口部14h的上端面K_b时，由基本程序模型P₀变换为第三补偿程序模型P₃，而由第三补偿程序模型P₃来控制保温炉16内的压力。这里，第三补偿程序模型P₃的点b₃是由下部液面检测传感器14b检测出液面上升至浇口部14h的上端面K_b的高度的时间，从点b₃到点c₃与基本程序模型P₀的点b₀到点c₀的一部分重合。另外，设定点c₃到点d₃间的斜度与基本程序模型P₀的点c₀到点d₀间的斜度相等。这时也是若点b₃与点b₀重合，则模型P₀与P₃也重合。

图3中的虚线所表示的第四补偿程序模型是由上部液面检测传感器14a检测出实际液面比预定的要慢(晚)上升到达模腔14的最上部的高度的场合，取代第三补偿程序模型P₃而对保温炉内的压力进行控制的程序模型。即，按第三补偿程序模型P₃，液面上升到模腔14的最上部高度时的时间应是点c₃，但由于实际液面上升的慢，当在点c₃到d₃间进行压力控制时、由上部液面检测传感器14a判定实际液面上升至模腔14的最上部的高度的场合，即由第三补偿程序模型P₃、变换为第四补偿程序模型P₄，而由第四程序模型P₄对保温炉内的压力实行控制。这里，第四补偿程序模型P₄的点c₄，即是由上部液面检测传感器14a检测出液面上升至模腔14的最上部的高度的时间，点c₄到点d₄与第三补偿程序模型P₃的点c₃到d₃一部分重合。这时也是如使点c₄、c₃、c₀重合，则模型P₀、P₃、P₄亦重合。

这里，由前述基本程序模型P₀向第一补偿程序模型P₁转换或向第三补偿程序模型P₃转换是基于控制装置20上记录的程序、在下部液面检测传感器14b的液面检测信号输入的时刻进行。而第一补偿程序模型P₁向第二补偿程序模型P₂的变换、第三补偿程序模型P₃向第四补偿程序模型P₄的变换，同样是基于控制装置20中记录的程序、于上部液面检测传感器14a的液面检测信号输入时刻进行。

下面，就有关本实施例的铸造机的金属熔液的充填方法加以说明。

像图1所示的那样，金属模13合模，装于模座12上面、基于图2、图3所示的基本程序模型P₀对保温炉16内的压力开始控制。依此，坩埚16r内的金属液通过浇铸管15迅速上升到浇口部14h的下端面K_a的高度，从此下端面K_a比较慢地进入浇口部14h内。这里，当在基本程序模型P₀的点a₀到点b₀间进行压力控制时、由下部液面检测传感器14b来判定实际液面上升到浇口部14h的上端面K_b的高度时，像图2所示的那样，由基本程序模型P₀变换为第一补偿程序模型。而基于第一补偿程序模型P₁由点b₁继续对保温炉16内的压力实行控制，金属熔液慢慢地供给模腔14内。再就是，在第一补偿程序模型P₁的点b₁到c₁间进行压力控制时、由上部液面检测传感器14a来判定实际液面上升到模腔14的最上部的高度时，由第一补偿程序模型P₁变换到第二补偿程序模型P₂。而基于第二补偿程序模型P₂由点c₂继续对保温炉16内的压力进行控制，对填充进前述模腔14内的熔液补缩加压。这样，压力控制一进入到第二补偿程序模型P₂的点e₂，加压配管19上设置的排气阀19b打开，保温炉16进行排气，金属模13开模。

另外，在基本程序模型P₀的点b₀到点c₀间进行压力控制时，由下部液面检测传感器14b判定实际液面上升到浇口部14h的上端面K_b的高度时，像图3所示的那样，由基本程序模型P₀变换为第三补偿程序模型P₃。而基于第三补偿程序模型P₃，从点b₃继续对保温炉16内的压力进行控制，熔液慢慢供入模腔14内。再就是，在第三补偿程序模型P₃的点c₃到d₃间进行压力控制时，由上部液面检测传感器14a判定实际液面上升到模腔14的最上部的高度时，由第三补偿程序模型变换到第四补偿程序模型。而基于第四补偿程序模型P₄，从点c₄继续对保温炉16内的压力进行控制，对充填入前述模腔14内的熔液进行加压。这样，当压力控制进行到第四补偿程序模型P₄的点e₄时，加压配管19上设置的排气阀19b打开，保温炉16内开始排气，前述金属模13开模。

这样，依照本实施例，在模腔入口K_b与模腔14的最上部两处可检测实际液面，基于达到液面水平高度的时间对最初设定的基本程序模型进行补偿。因此，实际上是基于调配了的适当的程序模型进行压力控制，在以适当的速度向模腔供给熔液的同时，也能很好地对充填后的熔液进行补缩加压。从而可以避免进入模腔14中的熔液中卷入空气，而且也不大容易出现由于对熔液加压的压力不足引起的气孔。因此可以减少耐压零件的压力泄漏的不良情况。

另外，在本实施例中，对低压铸造机10的熔液充填控制方法进行了说明，不用说对于减低模腔内压力向金属模内充填熔液的减压铸造机同样适用。

Claims (3)

1．一种铸造机的熔液充填控制方法，在该控制方法中，使贮存熔液的保温炉的内部空间与在铸模内形成的模腔之间产生压差，利用这种压差，将前述保温炉内的熔液通过熔液通路供入前述模腔内，其特征在于，这种控制方法中包括：设定程序模型的工序、依此程序模型确定压差目标值的时间变化特性；遵循设定的前述程序模型，控制前述保温炉的内部空间与模腔之间的压差的工序；检测液面是否上升到前述模腔内的预定水平高度的工序；液面上升到模腔内的预定水平高度时，即时对前述程序模型进行补偿的工序；追随该补偿的程序模型控制前述保温炉内部空间与模腔之间的压差的工序。

2．如权利要求1记载的铸造机熔液充填控制方法，其特征在于：前述预定水平高度为模腔入口处的高度，在液面到达前述模腔的入口高度的时刻，压差上升率被减小。

3．如权利要求1记载的铸造机熔液充填控制方法，其特征在于：前述预定水平高度是模腔的最上部高度，在液面到达前述模腔最上部高度的时刻，压差上升率被增加。

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