Способ управления процессом литья под низким давлением

 

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; Р_а - давление окружающей атмосферы; Н - текущее значение уровня металла в металлопроводе и форме (относительно нижнего среза трубки Пито); γ- 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 γ H = P_и + γ h, (1) где Н - уровень металла в металлопроводе; γ- удельная масса металла; Р_и - 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
P_aV = PV₁ (2) где Р_а - 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
P_aV = P(V-hS),
откуда h = 1 - (3)
Подставив значение h из равенства (3) в равенство (1) и учитывая, что Р_и = Р - Р_а, 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;
P_а - давление окружающей атмосферы, м^-1 · кг · с^-2;
H - текущее значение уровня металла в металлопроводе и форме относительно нижнего среза трубки Пито, м;
γ - 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