專利名稱：用于將液態(tài)金屬注入鑄型的設(shè)備以及使用該設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬注入鑄型(鑄模)的設(shè)備，也涉及使用該設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
在鑄造技術(shù)領(lǐng)域，使用一系列由型砂制成的鑄型—也稱無箱鑄型—是公知的。每個(gè)鑄型通常包括一用于接收熔融金屬的澆注缽以及至少一個(gè)經(jīng)由供料通道連接到該澆注缽的型腔。在使用中，沿用于澆注熔融金屬的澆鑄機(jī)的方向移動(dòng)每個(gè)鑄型是個(gè)問題。
鑄造操作要滿足許多要求。
首先，重要的是快速填充澆注缽，并且在金屬沿型腔方向擴(kuò)散時(shí)使該澆注缽保持充滿狀態(tài)。事實(shí)上，這確保了高質(zhì)量的鑄造，而不會(huì)產(chǎn)生砂眼、缺陷和殘留氣體。
鑄型吸收金屬的流量也必須固定不變地等于鑄造機(jī)的傳送流量(流率)，以避免溢流或供料不足。最后，在鑄造結(jié)束時(shí)，必須對(duì)澆注缽內(nèi)金屬的高度進(jìn)行控制，以使金屬剛好充滿鑄型而不會(huì)出現(xiàn)溢流。
最初已知的是對(duì)鑄型進(jìn)行手工注入，即該操作由操作員執(zhí)行。還可以自動(dòng)地進(jìn)行注入，以便由可編程裝置引導(dǎo)。
例如，已知(使用)光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)利用指向澆注缽的光束來在澆鑄過程中測定澆注缽的注入高度。然而，這種公知的解決方案存在一個(gè)缺點(diǎn)，該缺點(diǎn)尤其涉及不能在鑄造過程中知道鑄型注入的實(shí)際高度。
因此，本發(fā)明旨在提供一種設(shè)備，以用于可靠、精確地對(duì)將液態(tài)金屬注入鑄型進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明涉及一種用于將液態(tài)金屬注入鑄型的設(shè)備，該設(shè)備包括—至少一個(gè)鑄型，該鑄型包括澆注缽、供料通道以及至少一個(gè)通過所述通道連接到所述澆注缽的型腔；—用于容納待澆鑄到所述鑄型內(nèi)的液態(tài)金屬的容器；以及—用于直接測定型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置，這些測定裝置包括用于檢測該型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置，這些檢測裝置可以至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征—檢測裝置具有電磁特性；—測定裝置包括用于產(chǎn)生電磁場的裝置，該電磁場的場線形成所述檢測裝置，這些場線能夠被存在于型腔內(nèi)的液態(tài)金屬干擾；—用于產(chǎn)生電磁場的裝置包括至少一個(gè)發(fā)射器線圈、一個(gè)用于激勵(lì)該發(fā)射器線圈的發(fā)電裝置，以及至少一個(gè)用于與所述發(fā)射器線圈配合的接收器線圈；—設(shè)有兩個(gè)接收器線圈，第一接收器線圈放置在發(fā)射器線圈和鑄型之間，而另一個(gè)接收器線圈相對(duì)于鑄型與發(fā)射器線圈相對(duì)放置；—所述測定裝置還包括用于將所述場線受到的干擾的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成代表型腔內(nèi)液態(tài)金屬的高度變化的模擬信號(hào)的裝置，該模擬信號(hào)例如對(duì)應(yīng)于隨型腔的注入高度而變化的電壓的變化；—所述測定裝置還包括用于從所述代表型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的模擬信號(hào)獲得一瞬時(shí)曲線的裝置，以及用于將該瞬時(shí)曲線與一基準(zhǔn)(參考)曲線相比較的裝置，此外，還設(shè)有用于當(dāng)瞬時(shí)曲線與基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度時(shí)對(duì)從所述容器澆注的熔融金屬的流量進(jìn)行控制的裝置；—控制裝置用于致動(dòng)該容器上配備的一可動(dòng)塞棒。
本發(fā)明還涉及一種使用上述設(shè)備的方法，包括如下步驟—致動(dòng)用于產(chǎn)生電磁場的裝置，以產(chǎn)生至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過的場線；并且—測定隨這些場線所受干擾的強(qiáng)度變化的型腔內(nèi)液態(tài)金屬的高度的變化。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征—將所述瞬時(shí)曲線和所述基準(zhǔn)曲線相比較，如果該瞬時(shí)曲線與該基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度，則改變從容器中澆注的液態(tài)金屬的流量；—通過移動(dòng)所述塞棒來改變液態(tài)金屬的流量；—選擇型腔的預(yù)定閾值，然后檢測出液態(tài)金屬的高度達(dá)到該閾值的時(shí)刻，特別根據(jù)從容器澆注的熔融金屬的流量的瞬時(shí)值而度過一段潛伏期，在該潛伏期的終點(diǎn)停止向鑄型中注入液態(tài)金屬。


下面將結(jié)合僅作為非限定性示例給出的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于將液態(tài)金屬注入砂型的設(shè)備的整體視圖；圖2與圖1類似，示出在正常注入過程中的圖1的設(shè)備；以及圖3是表示型腔內(nèi)熔融金屬的高度隨時(shí)間變化的曲線圖，配備圖1和2的設(shè)備的鑄型設(shè)有該型腔。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1和2的設(shè)備包括多種不同的鑄型，此處僅示出一個(gè)，其標(biāo)號(hào)為2。在使用中，該鑄型在充滿例如為鑄鐵或鋼的液態(tài)熔融金屬6的容器4下方循環(huán)。該熔融金屬被通過鋼水包(未示出)以常規(guī)的方式倒入容器4中。
容器4的底部由塞棒—也稱塞栓8以公知的方式封閉。塞棒8可由常規(guī)類型的致動(dòng)器9沿該塞棒的主軸—即在圖1中沿垂直方向操縱。
整體為平行六面體形的各鑄型通常都包括一截平的澆注缽10，從容器4澆注的熔融金屬6流入該澆注缽。該澆注缽10在開口通向至少一個(gè)型腔14的供料通道12中延伸。在所說明并示出的示例中，已示意性地設(shè)有兩個(gè)這種型腔14。
圖1和2的設(shè)備還包括用于測定型腔14內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置。該裝置主要由三個(gè)安裝在同一軸線上的電磁感應(yīng)圈構(gòu)成，所述軸線在本示例中是水平的。
更確切地，設(shè)有一中央發(fā)射器線圈16，該發(fā)射器線圈被頻率為若干千赫的正弦電信號(hào)激勵(lì)。為此，將發(fā)射器線圈16與一已知類型的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電裝置18相關(guān)聯(lián)地放置。
該發(fā)射器線圈與兩個(gè)側(cè)向的所謂接收器線圈相互作用，所述接收器線圈中的一個(gè)(20)放置在鑄型2附近。另一個(gè)接收器線圈22相對(duì)于中央發(fā)射器線圈16與該鑄型2相對(duì)放置。
圖1和2已示出位于鑄型右側(cè)的單獨(dú)的一組三個(gè)線圈。應(yīng)當(dāng)指出，可在另一型腔附近—即在圖1和2的左側(cè)任意設(shè)置另一組線圈。
作為其它變型，所述線圈可放置在鑄型的上方或放置在鑄型的角落附近。在這種情況下，這些線圈的軸線分別為垂直的或傾斜的。
當(dāng)發(fā)電裝置18向發(fā)射器線圈16供電時(shí)，產(chǎn)生一在接收器線圈20和22之間循環(huán)的電磁場。從而產(chǎn)生如圖1和2中虛線所示的場線。
更確切地，24表示在第一接收器線圈20附近循環(huán)的場線。如圖1和2所示，該場線24部分地在由24’表示的區(qū)域內(nèi)延伸，該區(qū)域位于型腔14的內(nèi)部空間中。另一方面，在另一接收器線圈22—即與線圈20相對(duì)的線圈—附近延伸的場線26不與型腔14干涉。
所述三個(gè)線圈16、20和22還通過線路28連接到電子裝置30，該電子裝置的功能將在下文說明。最后，電子裝置30通過控制線路32與致動(dòng)器9相連。
下面將對(duì)上述注入設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行說明首先必須操縱致動(dòng)器9來打開塞棒8，以便使熔融金屬可進(jìn)入澆注缽10。然后如圖2所示，將熔融金屬逐漸注入供料通道12，從而進(jìn)入型腔14內(nèi)。
可以認(rèn)識(shí)到，當(dāng)液態(tài)金屬在型腔14內(nèi)上升時(shí)，該液態(tài)金屬將干擾由線圈16、20和22產(chǎn)生的特別是位于場線24的區(qū)域24’內(nèi)的電磁場。在這種情況下，這些部分穿過型腔的內(nèi)部空間的場線可用于檢測該型腔內(nèi)熔融金屬的存在。
此外，應(yīng)當(dāng)指出，上述干擾的強(qiáng)度隨著對(duì)型腔14的注入而增加。在這種情況下，電子裝置30用于將場線24所受到的干擾值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)例如對(duì)應(yīng)于隨著型腔14的實(shí)際注入高度變化的電壓的變化。從而，該電壓值可以代表在各個(gè)時(shí)刻型腔內(nèi)的金屬的高度。
圖3示出由電子裝置30這樣測定的電壓隨時(shí)間而變化的曲線。首先觀察標(biāo)記為I的區(qū)域，在該區(qū)域中電壓為零，這對(duì)應(yīng)于熔融金屬未干擾場線24。然后，由于向型腔14中注入熔融金屬，從開始發(fā)生干擾的時(shí)刻起，電壓隨時(shí)間增加。熔融金屬的高度增加的階段對(duì)應(yīng)于該曲線的區(qū)域II。
然后應(yīng)當(dāng)確定型腔14內(nèi)熔融金屬的高度是以可接受的速度上升的。為此，進(jìn)行前期準(zhǔn)備以便得到一曲線，該曲線描繪了在所謂的基準(zhǔn)注入過程中隨型腔14的實(shí)際注入高度變化的電壓的變化。
然后，如果電子裝置30確定電壓的瞬時(shí)變化以不可接受的方式偏離了該基準(zhǔn)曲線，則該電子裝置30就通過線路32控制致動(dòng)器9。更確切地，如果在給定時(shí)刻瞬時(shí)電壓明顯大于基準(zhǔn)電壓，則必須通過降低或甚至關(guān)閉塞棒8來減小從容器4澆注的熔融金屬的流量。另一方面，如果瞬時(shí)電壓明顯小于基準(zhǔn)電壓，則應(yīng)當(dāng)提升塞棒8以增大從容器4流出的熔融金屬的流量。
另外，熔融金屬的澆注的最后階段按以下方式進(jìn)行。首先應(yīng)檢測出熔融金屬的高度達(dá)到型腔的預(yù)定閾值的時(shí)刻，該閾值可以通過圖2中的標(biāo)記S獲得。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在該時(shí)刻，圖3中所示的電壓達(dá)到相應(yīng)的值Vs。
然后度過一段潛伏期，其取決于從容器4澆注的熔融金屬的流量瞬時(shí)值。最后，在該潛伏期結(jié)束時(shí)，電子裝置30控制致動(dòng)器9以通過塞棒8進(jìn)行關(guān)閉，從而停止熔融金屬的供應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)指出，由三個(gè)線圈16、20和22構(gòu)成的傳感器的范圍和靈敏度可以隨鑄型的特征而變化。例如，如果每個(gè)線圈都為200匝—這形成一個(gè)140mm×110mm的矩形截面并且彼此隔開210mm的距離，則在鑄型內(nèi)的相應(yīng)的測量范圍是以線圈為中心約200mm×250mm的表面上300mm。
另外，應(yīng)當(dāng)指出，由于接收器線圈20和22相對(duì)安裝，即線圈20靠近鑄型而線圈22與鑄型相對(duì)，所以三個(gè)線圈16、20和22的布置是有利的。這樣，當(dāng)熔融金屬上升時(shí)，只有場線24受到干擾，而場線26不會(huì)受到這種干擾。因此，電子裝置30可得益于差動(dòng)信號(hào)的方式，從而可提高測量的靈敏度。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
事實(shí)上，現(xiàn)有技術(shù)在澆注缽中采用光學(xué)方式進(jìn)行測量，由于測量數(shù)據(jù)不反應(yīng)型腔內(nèi)熔融金屬的高度，所以該測量方法在數(shù)據(jù)上不準(zhǔn)確。這種測量僅對(duì)應(yīng)于從容器4供應(yīng)的熔融金屬的流量和鑄型吸收的瞬時(shí)流量之間的差值的映像。
另一方面，本發(fā)明利用了一種可穿過型腔本身來檢測熔融金屬的高度的裝置。因此，本發(fā)明具有直接測量的特性，這確保在大部分注入過程中都可以監(jiān)視注入高度。
權(quán)利要求
1.用于將液態(tài)金屬(6)注入鑄型(2)的設(shè)備，包括至少一個(gè)鑄型(2)，該鑄型包括澆注缽(10)、供料通道(12)以及至少一個(gè)通過所述通道連接到所述澆注缽的型腔(14)；用于容納待澆鑄到所述鑄型(2)內(nèi)的液態(tài)金屬(6)的容器(4)；以及用于直接測定型腔(14)內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置(16、18、20、22、24、30)，這些測定裝置包括用于檢測該型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置(24)，這些檢測裝置可以至少部分地在型腔的內(nèi)部空間中穿過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述檢測裝置(24)具有電磁特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置包括用于產(chǎn)生電磁場的裝置(16、18、20、22)，該電磁場的場線(24)形成所述檢測裝置，這些場線能夠被存在于所述型腔(14)內(nèi)的液態(tài)金屬干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，用于產(chǎn)生所述電磁場的裝置包括至少一個(gè)發(fā)射器線圈(16)、一個(gè)用于激勵(lì)該發(fā)射器線圈的發(fā)電裝置(18)，以及至少一個(gè)用于與所述發(fā)射器線圈配合的接收器線圈(20、22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有兩個(gè)接收器線圈(20、22)，第一接收器線圈(20)放置在所述發(fā)射器線圈(16)和所述鑄型(2)之間，而另一個(gè)接收器線圈(22)相對(duì)于所述鑄型(2)與所述發(fā)射器線圈(16)相對(duì)放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置還包括用于將所述場線(24)受到的干擾的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成代表所述型腔(14)內(nèi)液態(tài)金屬的高度變化的模擬信號(hào)的裝置(30)，該模擬信號(hào)例如對(duì)應(yīng)于隨型腔的注入高度而變化的電壓的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述測定裝置還包括用于從所述代表型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的模擬信號(hào)獲得一瞬時(shí)曲線的裝置(30)，以及用于將該瞬時(shí)曲線與一基準(zhǔn)曲線相比較的裝置(30)，此外，還設(shè)有用于當(dāng)瞬時(shí)曲線與基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度時(shí)對(duì)從所述容器(4)澆注的熔融金屬的流量進(jìn)行控制的裝置(32)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(32)用于致動(dòng)所述容器(4)上配備的可動(dòng)塞棒(8)。
9.一種使用根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的方法，包括如下步驟致動(dòng)用于產(chǎn)生電磁場的裝置(16、18、20、22)，以產(chǎn)生至少部分地在所述型腔(14)的內(nèi)部空間中穿過的場線；并且測定隨這些場線所受干擾的強(qiáng)度變化的型腔(14)內(nèi)液態(tài)金屬的高度的變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，以用于使用根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于，將所述瞬時(shí)曲線與所述基準(zhǔn)曲線相比較，如果該瞬時(shí)曲線與該基準(zhǔn)曲線的偏差超出容許的程度，則改變從所述容器(4)中澆注的液態(tài)金屬的流量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，以用于使用權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，通過移動(dòng)所述塞棒(8)來改變液態(tài)金屬的流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，選擇所述型腔(14)的預(yù)定閾值(S)，然后檢測出液態(tài)金屬的高度達(dá)到該閾值的時(shí)刻，特別根據(jù)從所述容器(4)澆注的熔融金屬的流量的瞬時(shí)值而度過一段潛伏期，在該潛伏期的終點(diǎn)停止向所述鑄型(2)中注入液態(tài)金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)鑄型、一用于接收液態(tài)金屬的容器以及用于直接測定該鑄型的型腔內(nèi)熔融金屬的高度變化的裝置。這些測定裝置包括特別具有電磁特性的用于檢測型腔內(nèi)液態(tài)金屬的存在的裝置，該裝置可以至少部分地穿過型腔的內(nèi)部空間。
文檔編號(hào)B22D37/00GK1721105SQ20051008318
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者M·迪敘, A·羅班 申請人:斯特研究和技術(shù)實(shí)施公司