专利名称：低压铸造机及其液面加压控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造设备，具体说是一种低压铸造机及其液面加压控制系统。
背景技术：
低压铸造是液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用 的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程是在密封保温炉中，通入干燥的压縮空气， 保温炉内设有升液管，金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型 腔，并保持保温炉内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体 压力，使开液管中未凝固的金属液流入保温炉，再由气缸开型并推出铸件。低压铸造独特 的优点表现在以下几个方面l.液体金属充型比较平稳；2.铸件成形性好，有利于形成轮 廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；3.铸件组织致密，机械性能 高；4.提高了金属液的工艺收得率，一般情况下不需要冒口，使金属液的收得率大大提高， 收得率一般可达90%。此外，劳动条件好；设备简单，易实现机械化和自动化，也是低压铸 造的突出优点。 在低压铸造中，由于保温炉内液面高度随着金属液的减少而下降，此高度会影响 压力，使升液管内流量下降，因此正确控制对铸型的充型和增压是获得良好铸件的关键。鉴 于此，需要一套稳定可靠的控制系统用于铸造过程；也需要一低压铸造机能对液面进行加 压控制，获得良好铸件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低压铸造机液面加压控制系统，能在铸造过
程中形成全自动闭环控制。 本发明采用以下技术方案 —种低压铸造机液面加压控制系统，包括冷干机，空气经冷干机、进排气路输入至 保温炉，保温炉内金属液在输入压力下沿升液管充填型腔，在所述进排气路上，进排气路包 括进气主路，在进气主路上依次设有第一过滤器、第一减压阀、通断阀；在第一过滤器与第 一减压阀间设第一支路，该第一支路上设比例阀；在通断阀与保温炉内设第二支路，该第二 支路上设排气阀；保温炉内设压力传感器，所述传感器将炉内参数传至控制器经处理后，传 至比例阀上。 优选地，在第一过滤器与第一减压阀之间设有第二减压阀，第一支路设于第二减 压阀与第一减压阀之间，所述第一减压阀为精密减压阀。 优选地，所述第一过滤器为精密过滤器，所述比例阀为气_电比例阀。
优选地，所述第二支路上依次设手动排气阀、自动排气阀。
优选地，还包括人机界面，该人机界面与控制器连接。 本发明配以触摸式监控显示人机界面(PR0-FACE)及高精度的传感器、可靠的气 动比例阀及大流量精密减压阀，实现整个气控浇注过程的全自动实时闭环控制，使设定的
3工艺曲线与实际的浇注曲线可以在屏幕上同时显示，直接监控每一次的浇注过程。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种低压铸造机，该铸造机能对铸造过程 实行全自动实时闭环控制，能最终得到良好的铸件。
本发明采用以下技术方案 —种低压铸造机，包括冷干机，与冷干机连接的控制柜，所述控制柜内设有进排气 路，空气经冷干机、进排气路输入至保温炉，保温炉内设有升液管，升液管连接砂箱，在所述 进排气路上，进排气路包括进气主路，在进气主路上依次设有第一过滤器、第一减压阀、通 断阀；在第一过滤器与第一减压阀间设第一支路，该第一支路上设比例阀；在通断阀与保 温炉内设第二支路，该第二支路上设排气阀；保温炉内设压力传感器，所述传感器将炉内参 数传至控制器经处理后，传至比例阀上；所述控制柜上还设有人机界面，该人机界面与所述 控制器连接。 优选地，在第一过滤器与第一减压阀之间设有第二减压阀，第一支路设于第二减 压阀与第一减压阀之间，所述第一减压阀为精密减压阀。 优选地，所述第一过滤器为精密过滤器，所述比例阀为气_电比例阀。 优选地，所述第二支路上依次设手动排气阀、自动排气阀。 优选地，所述升液管连接保温箱，该保温箱与砂箱之间设有分配板。 本发明所涉及的低压铸造机由于能对保温炉内金属液进行实时监控，并将相关数
据传输至控制系统处理并加以调整，使实际压力曲线与理想工艺曲线重合，整个铸造过程
在全自动闭环控制下进行。使用本发明，能自动完成泄漏补偿及液面高度变化补偿，工艺重
复再现性好；且多级加压，满足不同的工艺要求；另外，界面上具有机器工作状态与故障显
示及参数的设定修改等功能。
图1为本发明涉及的低压铸造机的结构示意图。 图2为本发明所涉及的低压铸造机液面加压控制系统的示意图。
具体实施例方式
图1为本发明涉及的低压铸造机的结构示意图。由图可知，低压铸造机包括冷干 机1、控制柜2、保温炉3、砂箱8。保温炉3内设有升液管4，压縮空气(从气源IO起)经过 两道过滤(油水分离)及冷干后经控制系统引入保温炉3，产生浇注所需的压力。当工件较 大时，在升液管4的顶部增加一个加热保温箱5，以进一步稳定金属液的压力，并保证金属 液在保压凝固过程中温度不降低以便补縮，保温箱5上方为一特殊材质的分配板6，将金属 液分为数路引入砂箱8，在分配板6与砂型之间，放置石棉衬垫7进行密封。控制柜2由计 算机进行控制，根据工艺要求，将升液，充型，增压，结晶等阶段的压力曲线与时间的函数关 系设定在计算机(控制器)中，形成理想压力曲线。 图2为本发明所涉及的低压铸造机液面加压控制系统的示意图。由图可知，所述 系统包括保温炉3、进排气路、传感器、控制器和人机界面9。传感器设于保温炉3内，能检 测炉内金属液在升液管4中的变化情况。所述传感器为压力传感器，可获得金属液的实际 压力，并将该信息传至控制器。所述压力传感器有第一、第二压力传感器22、23两个，有一压力继电器24和其中第一压力传感器22连接。进排气路由相连接的冷干机1和储气罐11 输入，输出终端为保温炉3。在进气主气路上，储气罐11与保温炉3之间依次连接球阀12、 精密过滤器(第一过滤器13)、第二减压阀14、气控精密减压阀(第一减压阀15)、通断阀 16。球阀12用于截断或接通管路，精密过滤器用于过滤空气中的杂质，设于储气罐11与第 二减压阀14之间，且能除去较小的颗粒大小的杂质，保证输出气体的质量。减压阀不仅能 降低压力，同时使阀后压力保持在一定范围内。精密减压阀具有一定的高减压比，由阀后压 力进行控制，即使在最大或者最小流量时它也应该能够对正作用或者反作用控制信号做出 响应。本发明涉及的精密减压阀由一气-电比例阀21控制，该气-电比例阀21为气动比 例先导阀，能使输出压力与输入信号的变化成比例，达到对流量连续控制。气-电比例阀21 连接着控制器，接收来自控制器的指令，控制器内有预设参数，预设参数与实际参数进行对 比，并将处理信号反馈到气_电比例阀21上，及时改变输入压力。精密减压阀接收来自比例 阀的信号，在一定压力范围内稳定输出压力，随后通过通断阀16，进入保温炉3。通断阀16 由电磁式控制。气_电比例阀21所在的第一支路还包括第三减压阀19和第二过滤器20。 由第二减压阀14输出的压力经第三减压阀19、第二过滤器20到达气-电比例阀21，并由 远程控制器对比例阀的输入进行调节控制。进排气路还设有排气第二支路，在通断阀16与 保温炉3间的第二支路上设有自动排气阀18。也可以在第二支路上先设手动排气阀17，再 设自动排气阀18。在精密过滤器的输出口，第一、第二减压阀15、14的输出口，气-电比例 阀21的输出口 (即第一减压阀15的输入口 )，第一压力传感器22的输入口分别设有电压 表，以监测进排气路中各元件的工作情况。 人机界面9连接着控制器，能显示整个控制系统的监控情况。另外，这也是个交互 界面，控制器连接着各设备，因此在人机界面9上还有机器工作状态与故障显示及参数的 设定修改等功能。 根据时间和保温炉内的压力值有一条理想的工艺曲线，预设在控制器内。在铸造 过程中，会形成一条实际的浇注曲线，将其与目标值(即工艺曲线)比较，控制器据此给比 例阀发出指令，调节进排气路的输出压力，由此控制金属液在保温炉内的加压速率，整个控 制系统为全自动闭环控制，采用PLC编程控制。
低压铸造机工作过程为 通过冷冻干燥并过滤好的压縮空气进入储气罐11储存待用。按照工艺要求设定 好浇注充型压力曲线(工艺参数)，打开通断阀16，关闭自动排气阀18，通过参数设定的数 值控制气_电比例先导阀控制气控精密减压阀，使压縮空气通过精密过滤器、第二减压阀 14、气控精密减压阀及通断阀16进入密闭的气压式保温炉3，金属液通过插入进来的升液 管4按照预先设定好的加压速率充填型腔，并在设定的压力下保压结晶凝固，自动计时时 间到，关闭通断阀16，关闭比例先导控制阀，然后打开自动排气阀18，排空保温炉3内的高 温压縮空气使升液管4内的金属液回到炉内，再打开型腔，取出铸件，完成一个工作过程。 升压速率的判定是由从炉体内返回的压力传感器监测的，它会实时和设定时间压力数值做 比较，通过对保温炉型腔的截面积与升液管高度的变化关系，计算出合适的补偿压力，并通 过数据处理后对进排气路作出控制数值的调整，使之实际加压曲线和设定的曲线保持最大 程度的重合(控制精度)。进排气路由高精度比例阀进行控制，保证了充型的实际情况与设 置压力曲线保持一致。
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本发明具有以下有益效果 l)PLC作为控制核心，配以触摸式监控显示人机界面(PRO-FACE)及高精度的传感 器、可靠的气动比例先导阀及大流量精密减压阀，实现整个气控浇注过程的全自动实时闭 环控制； 2)设定的工艺曲线与实际的浇注曲线可以在屏幕上同时显示，直接监控每一次的 浇注过程； 3)工艺重复再现性好，自动完成泄漏补偿及液面高度变化补偿；
4)多级加压，满足不同的工艺要求； 5)界面上具有机器工作状态与故障显示及参数的设定修改等功能。
权利要求
一种低压铸造机液面加压控制系统，包括冷干机(1)，空气经冷干机(1)、进排气路输入至保温炉(3)，保温炉(3)内金属液在输入压力下沿升液管(4)充填型腔，其特征是在所述进排气路上，进排气路包括进气主路，在进气主路上依次设有第一过滤器(13)、第一减压阀(15)、通断阀(16)；在第一过滤器(13)与第一减压阀(15)间设第一支路，该第一支路上设比例阀；在通断阀(16)与保温炉(3)内设第二支路，该第二支路上设排气阀；保温炉(3)内设压力传感器，所述传感器将炉内参数传至控制器经处理后，传至比例阀上。
2. 根据权利要求1所述的低压铸造机液面加压控制系统，其特征是在第一过滤器(13)与第一减压阀(15)之间设有第二减压阀(14)，第一支路设于第二减压阀(14)与第一 减压阀(15)之间，所述第一减压阀(15)为精密减压阀。
3. 根据权利要求2所述的低压铸造机液面加压控制系统，其特征是所述第一过滤器 (13)为精密过滤器，所述比例阀为气-电比例阀(21)。
4. 根据权利要求3所述的低压铸造机液面加压控制系统，其特征是所述第二支路上 依次设手动排气阀(17)、自动排气阀(18)。
5. 根据权利要求4所述的低压铸造机液面加压控制系统，其特征是还包括人机界面 (9)，该人机界面(9)与控制器连接。
6. —种低压铸造机，包括冷干机(l)，与冷干机(1)连接的控制柜(2)，所述控制柜(2) 内设有进排气路，空气经冷干机(1)、进排气路输入至保温炉(3)，保温炉(3)内设有升液管 (4)，升液管(4)连接砂箱(8)，其特征是在所述进排气路上，进排气路包括进气主路，在进 气主路上依次设有第一过滤器(13)、第一减压阀(15)、通断阀(16);在第一过滤器(13)与 第一减压阀(15)间设第一支路，该第一支路上设比例阀；在通断阀(16)与保温炉(3)内设 第二支路，该第二支路上设排气阀；保温炉(3)内设压力传感器，所述传感器将炉内参数传 至控制器经处理后，传至比例阀上；所述控制柜(2)上还设有人机界面(9)，该人机界面(9) 与所述控制器连接。
7. 根据权利要求6所述的低压铸造机，其特征是在第一过滤器(13)与第一减压阀 (15)之间设有第二减压阀(14)，第一支路设于第二减压阀(14)与第一减压阀(15)之间， 所述第一减压阀(15)为精密减压阀。
8. 根据权利要求7所述的低压铸造机，其特征是所述第一过滤器(13)为精密过滤 器，所述比例阀为气_电比例阀(21)。
9. 根据权利要求8所述的低压铸造机，其特征是所述第二支路上依次设手动排气阀 (17)、自动排气阀(18)。
10. 根据权利要求9所述的低压铸造机，其特征是所述升液管(4)连接保温箱(5)，该 保温箱(5)与砂箱(8)之间设有分配板(6)。
全文摘要
本发明公开了一种低压铸造机，包括冷干机，与冷干机连接的控制柜，所述控制柜内设有进排气路，空气经冷干机、进排气路输入至保温炉，保温炉内设有升液管，升液管连接砂箱，在所述进排气路上，进排气路包括进气主路，在进气主路上依次设有第一过滤器、第一减压阀、通断阀；在第一过滤器与第一减压阀间设第一支路，该第一支路上设比例阀；在通断阀与保温炉内设第二支路，该第二支路上设排气阀；保温炉内设压力传感器，所述传感器将炉内参数传至控制器经处理后，传至比例阀上；所述控制柜上还设有人机界面，该人机界面与所述控制器连接。本发明所涉及的低压铸造机由于能对保温炉内金属液进行实时监控，并将相关数据传输至控制系统处理并加以调整，使实际压力曲线与理想工艺曲线重合，整个铸造过程在全自动闭环控制下进行。
文档编号B22D18/04GK101786152SQ20101012961
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者毛建伟, 邹海生 申请人:上海皮尔博格有色零部件有限公司