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电磁泵定量浇铸系统定量控制

发布时间:2019-5-30 11:29:14  浏览:

1、电磁泵定量浇铸技术概述

电磁泵定量浇铸技术是利用导电流体中的电流和磁场的作用所产生的磁动力直接作用在金属液体上,使之发生定向移动,再使用定量装置完成金属液体定量浇铸任务。电磁泵设有移动和转动部件,流体流过的路径完全封闭,压力指示和控制都相当简单和方便,而且不要电动机,无轴承密封,无漏油,防腐性能高。电磁泵定量浇铸系统由于采用了电磁定量技术,具有以下优点:

(1)整个浇铸过程没有暴露在空气中,避免了氧化渣的产生,提高了浇铸质量;

(2)大大提高了浇铸速度,提升了浇铸效率;

(3)改善了工作环境,降低了工人劳动强度。

因此,电磁泵定量浇注系统将是未来浇铸技术的发展方向。

 

定量浇铸是金属铸造生产中一种重要的生产方式,同时也是一个复杂的工艺过程。面对铸造生产高效率、高精度的发展趋势,传统的手动浇铸方式由于浇铸效率低,工人劳动环境差,劳动强度高已经不能与之相适应,提高定量浇铸过程的自动化水平是当前铸造业迫切需要解决的问题。

铝合金溶液的定量浇铸方式大致可以分为两类:一类是手动式,另一类是自动式。

手动式也就是工人完全凭劳动经验手工使用浇包把铝合金溶液转移到压铸机交口完成浇铸动作。自动定量浇铸方式包括机械浇勺式、气压式,以及近年来出现的电磁泵定量浇铸系统。

 电磁泵,微型电磁泵,感应式电磁泵


2、电磁泵定量浇铸系统的组成及定量控制

电磁泵定量浇注系统由电气控制部分、电磁泵体、电保温炉和浇铸管道等部分组成。铝锭在大型熔炼炉中熔化之后转运到保温炉里面。浇铸时,圆柱形电磁泵产生动力,使铝合金溶液通过浇铸管道注入压铸机。

主要介绍定量控制系统和电保温炉。定量浇铸控制系统集中在一台控制柜中,由常用控制和变频控制两部分组成。常用控制系统由触摸屏和 PLC 完成所有电器的控制。通过常用控制部分可以实现保温炉、管道的温控,电磁泵水冷系统的控制,定量控制,以及整个系统的起停控制。

变频控制系统应用交流-直流-交流的变频技术,将工业三相交流电变为直流电,再通过逆变把直流电变为可调的 SPWM(正弦波脉冲宽度调制)电源去驱动交流感应电磁泵线圈。因为交流感应电磁泵内的液态金属流速与电源频率成正比,当 SPWM 的正弦波频率变化,就可以改变电磁泵沟内的液态金属的流速。

如上所述,当触摸屏输入所需浇铸的质量,按下浇铸启动开关,可编程控制器控制定量装置根据当前的铝溶液流速来计算浇铸时间,完成浇铸任务。从理论上讲,工业交流电经过专用变频器变频之后变成频率可调的 SPWM 电源,如果电源频率一定,电磁泵沟内的液态金属的流速将是一个定值,即液态金属在泵沟内匀速流动,此时只要控制浇铸时间就可以保证浇铸的量。但是实际上,由于金属液体自身密度较大,即便电磁泵的电源频率一定,保温炉里液体在高液位和低液位浇铸时的流速也不是完全相同的。要浇铸多次相同质量的浇铸件必定会引起保温炉内的液面高度变化,使管道内的压强产生变化。这种情况下,如果只使用一个固定的时间来控制浇铸量的话,必然会产生定量误差。

 电磁泵定量浇铸系统定量控制

为了解决这一问题,我们设计了下面的定量方式,如图 1 所示。在浇铸升液管道内植入钼丝探针 1 和钼丝探针 2。钼丝在高温下具有耐腐蚀和导电能力。电磁泵启动时垂直管道处金属液体会有一段紊流,液体流速不稳定。当金属液体上升至升液管顶部时,流速开始稳定,所以把钼丝探针安置在升液管的最上端,这样可以降低紊流给定量带来的误差。我们假设钼丝探针之间的高度差为h,金属液体在电磁泵作用下从升液管上升,金属液体流到钼丝探针 1 时,探针 1 产生信号返回控制系统,控制系统开始计时,金属液体流到钼丝探针 2 时计时结束,得到金属液体流经这段距离的时间为 t,于是可以得到此次浇铸速度为 v=h/t。那么在对应浇铸时间 T 内管道可以通过的金属液体的质量为 m=ρsv T=ρs Th/t,于是我们得到如下等式:

T=mt/ρsh

式中,T 为浇铸时间;m 为所需浇铸质量;t 为钼丝探针测得的时间;ρ为金属液体密度;s 为管道横截面积;h 为钼丝探针高度差。这样测定一次 t 时间内通过金属液体的质量,以后定量根据这个值来修订浇铸时间,即对浇铸时间进行误差补偿,就可以达到定量控制的目的。

整套浇铸系统具有以下特点:第一,易于操作,减小劳动强度;第二,减小车间噪音,改善工作环境;第三,提高浇铸速度和精度,提高劳动生产率;第四,降低铸件的废品率,提高经济效益。

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