液面控制技术简述

1.液面控制存在的问题

无论采用怎样先进的主机，当配上设计不合理的铸型时，就不能生产出合格的铸件。液面加压控制系统对于简单铸件或内在质量要求不高的铸件，加压工艺参数的范围很宽，因而液面加压控制系统性能几乎对铸件的合格率无影响可是当生产内在质量要求较高的大型复杂薄壁铸件时，合理的加压工艺参数范围就很窄，因而液面加压控制系统的性能对铸件的合格率影响就很大。

液面加压控制系统对铸件质量的影响不是直观的，它要求有较多的传热学流体力学、结晶学、控制学等方面的知识，才能分析判断出来。目前存在的主要问题如下：

1）在生产中，坩埚中的液面要时时降低，这就要求控制系统能够自动地进行补偿。只有这样才能维持原工艺参数不变。

2）坩埚系统要经常添加金属液，因而密封很难保证总是那么良好，加之高温状态下长期工作、热膨胀及高温烧损等，坩埚密封系统漏气是绝对的，只是程度上有差异。因此要求控制系统必须对泄漏进行自动补偿。

3）型腔的水平截面积总是要变化的。这就要求控制系统必须能够自动地补偿，以保证预定的合理加压工艺曲线不变。

4）工厂的供气压力随着负荷的变化经常波动在0.3～0.9MPa之间，因而要求控制系统对这个波动也能自动地进行补偿，才能维持原来合理的加压工艺参数不变。

5）保压压力跃升的开始时刻对保证铸件内在质量极其重要，但要精确地给出保压压力的开始时刻，就必须知道型腔是否充满传感器，可这一问题至今没能解决，只好用电触头代替。而它的维护、安装非常麻烦，且可靠性太差。操作者在大批量生产时都不愿使用它。

6）每生产一个铸件，升液管内液态金属要大幅度上下回落一次，并维持一定的余振时间才能停止。在这一过程中所产生的氧化夹渣都要带到下一个铸件中，对薄壁铸件来说，这将使其疲劳强度及致密性大大下降。与此同时，由于对升液管的强烈冲刷液降低了它的使用寿命。

7）升液管与铸件相连部位温度低，升液管口易冻结，不利于对铸件进行补缩。

8）保压延时随铸型温度、金属液温度、环境温度、铸件的结构及壁厚、铸型的结构及壁厚、材质及零件铸出的次序等都有关，至今世界各国均找不出合理的数学模型来表达这一复杂的关系。

2.液面控制的优势

在坩埚容量大、铸件小、壁又薄时，最好选用CLP-5型液面可悬浮在升液管口处的液面加压控制系统。其优点如下：

1）由于液面总是悬浮在升液管口处，因而指示压力表在悬浮时就可以显示出坩埚内液位的高低，又因液位是固定的，所以也没有补偿的必要。

2）保压及开模延时不用时间继电器，而是依据温度变化来控制的，从而消除了凭经验判断而带来的失误，这将为降低废品率提供可靠的保证。(www.xing528.com)

3）不使用电触头，可大大地增加系统工作的可靠性。该系统生产过程全部自动进行，生产方便。

4）升液管被悬浮的铝液烤得通红，不会发生升液管冻结事故。此外，由于铸件底部温度大大提高，补缩能力增强，使铸件致密性也有较大的改善。

5）采用集成技术，因而结构简单，成本低，可靠性好，性能更加稳定。

6）采用闭环反馈控制，对控制系统元件精度要求不高，系统的抗干扰能力很强。坩埚容积变化几十倍、型腔断面变化几十倍、气源压力在1～0.25MPa之间波动、坩埚泄漏达20m³／h均不影响加压工艺参数。

7）将信号气源与主回路的工作气源分开，提高了对信号气源的净化和干燥程度，确保仪表长期稳定运行。与此同时，不增加主回路气源的内阻，使系统的工作更加稳定可靠。

8）用高灵敏度的SQJ系列减压阀，可省掉笨重的储气罐，降低成本，方便用户。

9）调试时可直接读出加压速率，充型、保压压力跃变速度均可在大范围内连续调节，又具有粗调与微调功能，十分方便。

10）设有两个对称的高灵敏度、大指示盘面的低压压力表，充型时指示液位和反馈跟踪情况，调试时可直接读出加压速度。当结壳保压时，则表示出结壳保压的工艺值，加之有显示系统工作过程的模拟指示灯，操作者随时可清楚了解系统工作情况，比用记录仪表显示成本低，也更直观。

11）为适应不同的被控对象，系统的放大倍数是连续可调的。

3.低压铸造的液面加压控制系统的选用

低压铸造的液面加压控制系统的类型及应用见表8-5。

表8-5 低压铸造的液面加压控制系统的类型及应用