一种模具型腔内的压铸实时监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于压铸领域，更具体地，涉及一种模具型腔内的压铸实时监测装置。
【背景技术】
[0002]压力铸造(简称压铸)是一种金属精密成型技术，是一个复杂的动态热力学过程，其实质是液态或半液态金属在高压作用下，以极高的速度充填压铸模具型腔，并在压力作用下快速凝固而获得压铸件的一种铸造方法。上述铸造成型方法涉及如下几大工艺要素:
①温度，包括铝液温度和模具温度，②充型速度，③压力，包括充型时型腔气体背压以及充型时尤其是增压过程中金属熔体所受到的成型压力，因此，能够实时对上述工艺要素进行监测对提高铸造成型的精密度的提高具有十分重要的作用。
[0003]—般而言，首先，模具温度测量通常可以将热电偶直接埋入模具中，可以实时监控模具的温度变化，而金属液温度通常是通过外部保温炉或者定量炉来监控，然而金属液被压入型腔前，在输送或者浇注过程以及压射延迟等待过程中都会散失一定的热量，所以金属液压入型腔的实时温度在目前技术条件下无法精确有效监控；
[0004]另外，由于模具设计时遵循一定的浇口比，所以通过实时监控射头速度便可精确推导金属液充型时的实际内浇口填充速度;普通压力铸造，金属液充型时的高速作用，型腔中的气体来不及排溢出去，即在型腔内会产生气体背压，气体背压的存在增大了金属液的填充阻力，使压铸产品产生融合不良的缺陷或者导致金属液易紊流卷气，造成气孔缺陷，所以控制充型时型腔的气体背压可以有效改善铸件融合不良及气孔缺陷，目前常采用数值模拟方法来预测或模拟型腔气体背压，然而实际生产中上述数值模拟方式难以全面表达实时加工过程中的状态，并且还没有产生相应的有效实时监控手段；
[0005]最后一方面，铸造压力是使金属铸件轮廓清晰，组织致密的重要因素。目前的监控手段主要依据帕斯卡定律即把熔融状态的金属液简化为流体，金属液所受的力处处相同的法则，然而实际填充过程未必如此，如填充前端的冷料即水尾处在增压开始前比近入料口处金属液率先凝固而失去流动性和压力传递能力，使铸造压力无法有效传递，通过数值模拟方法虽然可以预测铸件各个部位的成型压力，然而缺乏实际的验证及有效的实时监控。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种模具型腔内的压铸实时监测装置，其目的在于实现对型腔金属液温度、型腔内气体背压以及金属液成型压力进行精确、实时的测量监控。
[0007]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种模具型腔内的压铸实时监测装置，其特征在于，该装置包括一阀芯及用于将所述阀芯固定于所述模具型腔内的阀套，所述阀芯的前端面作为成型面，所述阀芯的后端面还设置有阀座，所述阀芯沿轴心对称设置有若干沿轴向方向的彼此贯通的气体排溢孔，所述气体排溢孔的后端在所述阀芯的后部封闭，所述气体排溢孔的前端呈喇叭形开口，所述开口处填充有过滤材料，其中一个所述气体排溢孔的末端沿垂直于所述轴向方向上设置有第一压力传感器固定孔，其中设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器采集数据后传输于数据处理及显示端。
[0008]本发明还公开了一种模具型腔内的压铸实时监测装置，其特征在于，该装置包括一阀芯及用于将所述阀芯固定于所述模具型腔内的阀套，所述阀芯的前端面作为成型面，所述阀芯的后端面还设置有阀座，所述阀芯的末端处设置有第二压力传感器，并且在所述阀芯相对于所述阀座前后滑动时触动所述第二压力传感器，所述第二压力传感器采集数据后传输于数据处理及显示端。
[0009]本发明还公开了一种模具型腔内的压铸实时复合监测装置，其特征在于，该装置包括一阀芯及用于将所述阀芯固定于所述模具型腔内的阀套，所述阀芯的前端面作为成型面，所述阀芯的后端面还设置有阀座，所述阀芯沿轴心对称设置有若干沿轴向方向的彼此贯通的气体排溢孔，所述气体排溢孔的后端在所述阀芯的后部封闭，所述气体排溢孔的前端呈喇叭形开口，所述开口处填充有过滤材料，其中一个所述气体排溢孔的末端沿垂直于所述轴向方向上设置有第一压力传感器固定孔，其中设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器采集数据后传输于数据处理及显示端，所述阀芯的末端处设置有第二压力传感器，并且在所述阀芯相对于所述阀座前后滑动时触动所述第二压力传感器，所述第二压力传感器采集数据后传输于数据处理及显示端。
[0010]进一步地，所述阀芯的轴心处沿所述轴向方向还设置有热电偶管，其后端通过设置于所述阀芯内的热电偶固定座进行固定，前端通过固定台固定于所述阀芯开口处，所述热电偶管伸出所述阀芯的前端面，所述热电偶管采集所述温度数据传输于所述数据处理及显示端。
[0011]进一步地，所述热电偶固定座上开设有用于进行热电偶管数据传输的数据线孔。
[0012]进一步地，所述阀套为凹腔法兰结构，所述凹腔内侧与所述阀芯配合，用于支撑所述阀芯。
[0013]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0014]本发明设计出了一种能够设置于模具型腔内，能够实时地进行气体背压以及铸造压力的实时测量的装置，通过活塞运动来感受实时型腔金属液的成型压力，并且设计出阀芯的设置方式来形成气体排溢孔来实现型腔内气体背压的检测，并且采用热电偶的方式在阀芯的轴心进行集成，能够采用上述装置实现上述尤其重要的加工工艺参数的实时测量，对提高压铸的精度和成品效率具有十分显著的效果。
【附图说明】
[0015]图1是按照本发明实现的设置于模具型腔内的进行压铸监测装置的整体结构示意图；
[0016]图2是按照本发明实现的监测装置的阀套结构示意图；
[0017]图3是按照本发明实现的监测装置的阀芯结构示意图；
[0018]图4是按照本发明实现的监测装置的阀座结构示意图；
[0019]图5是按照本发明实现的热电偶及其固定台的结构示意图；
[0020]图6是按照本发明实现的热电偶固定座结构示意图。
[0021]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0022]1-阀套2-阀芯3-气体排溢孔4-第一压力传感器5-阀座6_第二压力传感器7-热电偶金属丝8-过滤器9-热电偶管10-热电偶管固定台11-热电偶固定座12-第二压力传感器数据线13-热电偶数据线14-第一压力传感器数据线15-热电偶数据线孔16-热电偶接线端子孔17-热电偶固定台孔18-第一压力传感器固定孔19-热电偶固定座孔20-热电偶数据线过孔21-热电偶过孔22-第二压力传感器固定孔
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024]实施例一
[0025]如图1所示，按照发明中的一种实施例提供一种压铸实时监测装置，
[0026]首先其基本组成部分由阀芯2，阀套I，阀座5组成，阀套I通过法兰边的螺丝过孔固定在模具上，阀芯2的外壁与阀套I内壁配合，阀芯2前端作为模具型腔成型面，其中阀座5的结构如图4所示，阀座5为一凹腔结构，凹腔内侧与阀芯2外壁配合，可以支撑阀芯2，同时可以保证阀芯2能自由前后滑动，阀座5后端通过一在整个监测方向轴向方向上呈台阶状的孔相通，台阶孔用于放置和固定第二压力传感器22，当阀芯2受到来自于金属液的压力时，阀芯后退作用到第二压力传感器22上，从而可得到金属液的压力。
[0027]按照上述的设置方式，能够实时地监测金属液的压力，从而为压铸过程的加工提供真实有效地检测数据。
[0028]实施例二
[0029]如图1所示，首先其基本组成部分由阀芯2，阀套I，阀座5组成，阀套I通过法兰边的螺丝过孔固定在模具上，阀芯2的外壁与阀套I内壁配合，阀芯2前端作为模具型腔成型面，其中在以阀芯2的轴线为中心线的情况下，对称开设有两个气体排溢孔3，气体排溢孔3前端成喇叭形扩张结构，用于放置过滤器8，防止铝液进入气体排溢孔3，后端有向上的与外界贯通的第一压力传感器固定孔18。气体排溢孔3与模具型腔直接相通，气体排溢孔末端装有第一压力传感器4，根据连通室原理，排溢孔内气孔压力等于型腔气体压力，第一压力传感器4测得的压力即为型腔气体背压。
[0030]实施例三
[0031 ]为了更好地将上述的测量方式与温度测量更好地结合起来，在该实施例中，除了实施例一与实施例二中所采用的技术手段之外，同时还增加了温度测量的手段，在阀芯2的轴心处设置有