低压铸造机液面加压系统的设计与仿真

低压铸造机液面加压系统的设计与仿真 低压铸造机液面加压气动系统的设计 鲁晓丽，钟平 (牡丹江大学 机械工程学院，黑龙江 牡丹江 157011) 摘 要:针对根据低压铸造工艺 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 对液面加压气动系统进行了设计。重点计算了液面加压气动系统中所需要的耗气量～并以此为依据～根据系统的流量、压力参数完成了其它关键元件的选型。为了使系统运行稳定安全～在设计中采用了三种并行卸压方式～用来防止系统压力过高～从而保证了系统工作的可靠性。 关键词:低压铸造机,气动技术,液面加压系统,动力匹配,压力控制 0 引言 低压铸造是在密闭容器中形成气压，通过压差压迫金属液体进入型腔内，完成充型、凝固过程而获得铸件的一种铸造方法。它主要的工艺过程:升液、充型、升压、保压、卸压等，都是依靠液面加压系统对压力的控制来完成的。 由于低压铸造是通过外界压力作用实现压铸充型，使工艺过程易于掌控，铸件组织更加致密，在相同条件下其机械性能比重力铸造提高10%左右。目前国内外大多数卫浴管件生产厂家都采用低压铸造方法生产铜合金卫浴管件产品。由于铜合金管件结构复杂、内部及外部 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度要求较高，对产品的内在质量要求很高。因此合理的设计液面加压控制系统对提高自动补偿能力、抗外界于扰能力、控制精度，保证设 [1]定升压曲线的动态跟踪能力，和提高铸件成品率、合格率有重要意义。 1 液面加压控制系统设计要求 优化的工艺、稳定工作的设备及可靠的控制系统是获得优质铸件产品的基础。在低压铸造机控制系统 [2]中，最重要的控制环节之一是液面加压气动系统控制。 用液面加压系统来保证低压铸造最重要的工艺过程。升液曲线如图1所示，是指保温炉内液面压力和时间曲线。低压铸造过程中，根据铸件壁厚、合金牌号和模具情况，在液面加压参数中一般都要建立升液—充型—结壳(仅砂型)—升压—保压—卸压几个阶段参数，以保证充型平稳、排气和在尽可能大的压头下凝固结晶。 保压P3a增压 P2P/kP充型P1卸压升液 t2t3t1t4t5t/s 图1 低压铸造液面加压控制过程示意图 低压铸造液面加压自动控制系统在设计上应实现分级加压:根据铸件特点，对液体金属升液、充型、结晶和保压等各阶段，系统能以不同的加压 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 给出不同的加压工艺参数.对于相同的铸件，系统还应有重复再现性，保证每次加压工艺曲线相同。 2 低压铸造气路总体设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 低压铸造过程中，气动液面加压系统肩负着对保温炉内气体进行加压控制的任务。根据上述分析，液面加压气路的总体方案设计如框图2所示，即对压缩的空气源进行干燥、过滤减压、调压、进气和排气等 [3]~[5]环节控制。 排气 空气过滤干燥调压进气保温炉气源减压 图 2 气路总体设计方案 3 液面加压系统耗气量计算 在低压铸造过程中，为了得到机械性能良好、质量较高的铸件，需要求保温炉到模具型腔的连接体— —升液管中的金属液必须以均匀的速度上升，为使金属液达到匀速上升的效果，必须严格控制保温炉内压 [6][7]缩空气对金属液的加压速度，升液示意图如图3所示。 模具 P2升液管2S2Z2PV12S1V20Z11 保温炉 图3 升液示意图 ?保温炉内空气的输入速度: 选取1、2两参考截面，根据欧拉—伯努利流体连续性公式得出液面1、2处的方程: 222sPvPvv1,v211222,,，，,，，，，zzsd,12,s1rgrgggt222,11 (1) 式中 z—— 10 参考液面到初始位置的高度;1 z—— 20 参考液面到初始位置的高度;2 p—— 1 参考液面上方的压力;1 p—— 2 参考液面上方的压力;2 v—— 1 参考液面处金属液体的速度;1 v—— 2 参考液面处金属液体的速度;2 v12 —— 液面到液面的流线上任意一点的速度; r —— 液体比重; s—— 1 液面处的纵坐标值;1 s—— 2 液面处的纵坐标值;2 s —— 选定流线的长度; ,—— 流线的沿程阻力系数。, pv经计算、整理、化简求出保温炉内金属液面上压力的变化率和升液管中金属液体上升速度之间的关12 系如下: dpA12,，rv(1)=const (2) 12dtA1 式中 A—— 保温炉的实际面积;1 A—— 升液管截面积。2 dp1ArAv因为上式中、、、均为常数，故可得出结论:保温炉内的压力上升速度也必须是常数。2112dt 即为了达到工艺要求，使金属液匀速上升，保温炉内的压力必须与时间成线性关系上升。?低压铸造机保温炉内的压力按照线性规律上升时所需要的气体流量: pRT,,根据气体状态方程， 可得: 2Vkak20 (3) VtcaktcV,，，，()10bb 其中: AAdp121a,RTgb,, 、、=k=常数、()AAg,，dt12 Q 则进入保温炉内的气体为: 2VdV2ak01 (4) Qtak,,，，()dtbb 4公式()式即为要求的液面加压气动系统的耗气量，可根据设计要求给出低压铸造机的气体具体耗 气量值。 4 液面加压气动系统的设计 所设计气动系统图如图4所示，进气环节由三位二通换向阀6，通过改变气路来控制二位二通换向阀5的通断，当换向阀6得电时，气路接通，气压将二位二通气控阀5右位接入气路，压力气源将金属液压入铸模中。 4.1 调压环节 压力传感器12测出炉内压力，根据压力传感器测得的压力与实际所需压力对比，产生的偏差，转化为电流信号。将电流信号传递到电气转换器3，将电流信号转化为气体压力信号，并作为先导式调压阀4的控制信号，控制着整个气动系统的铸造压力。这样就形成了闭环控制回路，在这个过程中，压力传感器12测量压力、比较、转换信号;电气转换器3根据电流改变气压大小;先导式调压阀3用来控制气动系统压力。 4.2 排气环节 低压铸造过程结束后，由电磁阀7、8控制气路的通断，控制炉内气体的排放。进行低压铸造时，电磁阀7失电(如图4所示)，气控阀8处于中断位置，整个系统保持压力稳定。当完成低压铸造时，电磁阀7得电，气控阀8处于接通位置炉内气体排出。 1110 炉子 512传感器P254 P1I4613250S3/S4炉压最小3250Y5 7250Y6炉压最大4 bar8限位开关 安全阀开 250 S1250 Y7 14915250 S2 图4 液面加压气动系统原理图 4.3 气动系统的安全措施包括三个方面: (1)气动溢流阀10在炉内压力达到卸荷压力时卸荷。 (2)压力继电器设定上限压力和下限压力。当压力达到压力继电器13上限压力时，压力继电器13发出信号使换向阀15得电，阀14接通，炉内气体排出，压力降低。当压力降低到压力继电器13下限值时，换向阀15失电，阀14断开，系统压力回升。 (3)电磁反馈装置是防止压力继电器13达到上限压力值时，换向阀15得电没有动作，阀14未能接通，造成动作失灵事故。阀14上加装反馈装置，压力继电器13给换向阀15发信号同时，给反馈装置发出信号，阀14接通，系统压力降低。 三个安全措施不仅可以互相配合起作用保证系统压力安全，也可以在二种方式失去作用的情况下单独作用保证系统安全，防止发生事故。 5 液面加压系统主要气动元件的选择 5.1气动三联体的选择 由于液面加压气动控制系统后面要用到气电比例阀，所以空气的清洁度要求非常高，故选用三联体结构的NORGREN(诺冠)的过滤器与调压阀配合B68H-NNK-AR3-RLN，再加上高效聚结式过滤器F68H-NND-AUD，可以得到比较理想的气体。 5.2 电气转换器的选择 电气转换器将不同电流信号转换成相对应输出的气动信号。电气转换器3选择BELLOFRAM的T1000型961-074-000转换器。此产品的流量可达20.16m?/h，允许的进气压力范围从最小的需求输出压力加0.21Bar到最大7Bar。方便的外部调零及校正。结构紧凑尺寸小重量轻。 5.3 管式先导式调压阀的选择 根据工作要求，选择NORGREN(诺冠)11D系列0823003型压力开关，该开关具有精度高(误差<1%)，寿命长，重复性高。开关元件为镀银微动开关，开关频率为10次/min。 5.4 电磁阀、气动阀的选择 2位3通电磁阀6、7和15选择burkert的6014型125349电磁阀，改阀可以在过载情况下进行手动操作，通径2mm，流量为0.11m?/h，管式连接，接口螺纹为G1/4，压力范围0,10bar，工作电压24VDC。 2位2通气控阀5选择burkert的2000型001135气控阀，通径13mm，管式联接，接口螺纹为G1/2，开启压力为3.9,16bar，流量为3.7m?/h。 安全排气用2位2通气控阀7选择burkert的2012型146311气控阀，通径25mm，管式联接，接口螺纹G1，开启压力为3.9,16bar，流量为13m?/h。 防止系统由于故障压力过高，起到安全作用的2位2通气控阀14选择burkert的2012型146305气控阀，通径25mm，管式联接，接口螺纹G1，开启压力为3.9,16bar，流量为13m?/h。 5.5 压力传感器与压力开关的选择 根据系统压力和所需流量，选择丹弗斯YS-2型压力传感器，其特点采用陶瓷压阻测压传感器作为敏感元件，具有抗腐蚀、抗磨损性能，具有较强的稳定可靠性和抗干扰能力，对振动、腐蚀、潮湿、干扰、不敏感。输出信号强，具有较高的工作温度范围，并自带温度补偿。 压力开关13选择丹弗斯RT200型，RT型开关为通用压力开关，常用于常规的工业应用和海上应用;压力范围:-1到30bar，触点系统可更换，可以选择镀金的触点系统，具有故障保护作用，可提供最小和最大复位功能，根据压力选择RT200 017-5237型压力开关。 6 结论 (1)根据实际生产情况，设计了低压铸造机液面加压气动系统主体控制方案和气动回路。 (2)详细推导计算了液面加压气动系统中所需要的最大气体流量，以此为依据选出了最为合适的气动阀门，同时还根据流量、压力参数完成了其它关键元件的选型和计算。为了保证系统的安全运行，防止系统压力过高，采用了3种并行卸压方式，增强了工作的可靠性。 参考文献 [1] Aitsuradze M. New Casting Technology of Magnesium Alloys by Low Pressure Lost Foam Process [M]. Materials and Manufacturing Processes,2008, 26(5):230-237. [2] 董秀琦. 低压及差压铸造理论与实践[M]. 北京:机械工业出版社, 2003 :9-20. [3] 李健, 陈丽华, 李振强. 自动液面控制压差铸造机的研究[J]. 沈阳工程学院学报, 2008, 4(4):376-378. [4] 康敬乐, 丁苏沛, 陈国诗等. J458型低压铸造机的研发与应用[J]. 特种铸造及有色合金, 2007, 22(8):613-615. [5] 施得运, 毛红奎, 徐宏等. 低压铸造充型工艺的国内外研究现状[J]. 热加工工艺, 2010(9):52-58. [6] 邬京利, 毕维生. 影响低压铸件质量的几种因素[J]. 装备技术, 2004(6):52-53. [7] 倪济民. 低压铸造液面加压系统供气量计算[J]. 铸造机械,1982,(06):36-38.