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1、差壓鑄造設(shè)備計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：在對差壓鑄造設(shè)備進(jìn)行控制的時(shí)候，要想保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，就需要利用計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù)對其進(jìn)行有效的控制。目前，我國科學(xué)技術(shù)得到迅速發(fā)展，因此，工業(yè)控制自動化技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。這種情況下對于差壓鑄造設(shè)備控制的準(zhǔn)確性以及控制的可靠性都提出了更高的要求。對差壓鑄造設(shè)備計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的研究具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。經(jīng)過不斷的實(shí)踐證明，提高鑄造設(shè)備運(yùn)行的可靠性，有利于提高鑄件的生產(chǎn)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、控制方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：差壓鑄造設(shè)備、計(jì)算機(jī)、自動控制系統(tǒng)

2、 差壓鑄造主要指的是現(xiàn)代鑄造業(yè)中使用的液態(tài)成型工藝，常用于生產(chǎn)鑄造復(fù)雜薄壁鑄件中。該工藝的特點(diǎn)明顯，成品率較高，生產(chǎn)出來的鑄件尺寸精準(zhǔn)度高，且內(nèi)部的質(zhì)量很高，因此，在生產(chǎn)中只需要對材料稍事加工就可直接投入應(yīng)用。這樣一來，不僅使得設(shè)備以及材料得到有效節(jié)省，還能使得鑄件成品的生產(chǎn)效率得到有效提高，進(jìn)而使得經(jīng)濟(jì)效益得到提高。差壓鑄造在生產(chǎn)過程中會受到各種生產(chǎn)工藝流程的影響，且液面加壓的精度對于生產(chǎn)出來鑄件的質(zhì)量具有明顯影響。并且，氣路控制系統(tǒng)是最終控制壓力精確度的機(jī)構(gòu)，因此，該系統(tǒng)對于液面加壓的精度也會直接產(chǎn)生影響。目前，隨著社會上工業(yè)控制自動化技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，社會對于差壓鑄造設(shè)備控制也提出了

3、更高的要求。本文主要對計(jì)算機(jī)自動控制技術(shù)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上分析了如何利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)差壓鑄造設(shè)備的自動控制系統(tǒng)運(yùn)行。 一、 差壓鑄造氣路控制系統(tǒng) 差壓鑄造設(shè)備計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)主要是利用工控機(jī)為主要的控制中心，并對實(shí)際可以采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理[1]。并按照相關(guān)工藝的要求對其進(jìn)行調(diào)整，使得各種工藝參數(shù)得以有效修正，和實(shí)際情況相符合，最終完成控制工作。 （一）系統(tǒng)的原理 就氣路系統(tǒng)控制來說，其主要是由五個(gè)子系統(tǒng)組成，即氣源系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)以及調(diào)壓系統(tǒng)。其中氣源系統(tǒng)以及過濾系統(tǒng)的主要功能呢個(gè)是為系統(tǒng)提供清潔以及壓力穩(wěn)定的壓縮空氣。進(jìn)氣系統(tǒng)主要是根據(jù)系統(tǒng)的需要量，將

4、經(jīng)過過濾系統(tǒng)過濾以及加壓處理之后，對符合實(shí)際運(yùn)行所需要的壓力壓縮空氣供應(yīng)給鑄造機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鑄件的澆注以及充型[2]。排氣系統(tǒng)主要是用于工序結(jié)束后將壓縮空氣進(jìn)行排空，并對密閉容器內(nèi)的壓力進(jìn)行卸除，使得鑄件可以被安全取出。若系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，就可以將系統(tǒng)中的壓力進(jìn)行卸除，發(fā)揮其安全保護(hù)的作用。 （二）系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在差壓鑄造中，壓縮空氣是其主要的動力源。但是，由于壓縮空氣中大多存在較多的水分以及油分，因此，若不對其進(jìn)行合理的處理，就會導(dǎo)致這些水分或油分直接進(jìn)入到鑄造系統(tǒng)中。這樣一來，不僅對于鑄件的質(zhì)量產(chǎn)生影響，也會對設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生相應(yīng)的影響。這種情況下，就需要利用相關(guān)干燥措施或油水分離的措施

5、，對氣源中所存在的壓縮空氣進(jìn)行相應(yīng)處理，從而使得鑄造系統(tǒng)中進(jìn)入的空氣潔凈度。在一般系統(tǒng)中，對氣體進(jìn)行干燥處理可以采用冷卻吸附式干燥機(jī)對其進(jìn)行處理，而進(jìn)行油水分離處理的時(shí)候就可采用高效的油水分離器對其進(jìn)行處理[3]。差壓鑄造消耗的氣體量較大，在進(jìn)行鑄造的時(shí)候，壓縮空氣穩(wěn)定性對于鑄件質(zhì)量具有重要的影響。在系統(tǒng)中可利用容積較大的儲氣罐，防止工作過程中出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定的情況。 經(jīng)過干燥處理以及油水分離處理之后的壓縮空氣，還需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的凈化并對其進(jìn)行減壓，只有這樣才能使得工作中所需要的氣源得到滿足。在一般情況之下，若差壓鑄造系統(tǒng)中使用的管徑小于1寸的時(shí)候，就可以利用過濾器以及減壓閥、油霧器組成的

6、設(shè)備對壓縮氣體進(jìn)行再次凈化以及處理。若管徑大于1寸，進(jìn)行減壓工作，范圍在0.2-0.8MPa。 （三）進(jìn)氣以及調(diào)壓系統(tǒng) 差壓鑄造控制系統(tǒng)中的進(jìn)氣以及調(diào)壓系統(tǒng)是由上下密封罐以及管道、節(jié)流閥、電磁閥組成的。在系統(tǒng)實(shí)際工作的過程中，壓縮過后的氣體直接從上下罐進(jìn)入到其中。通過電流閥所產(chǎn)生的控制作用使得上下罐的壓力同步之后，在對電流閥以及節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過上密封罐進(jìn)行的排氣作用或者下密封罐所進(jìn)行的進(jìn)氣作用，使得系統(tǒng)得以形成一個(gè)上下壓差，最終實(shí)現(xiàn)充型[4]。 （四）排氣系統(tǒng) 在進(jìn)行差異鑄造的工藝中，排氣是其中所進(jìn)行的最后一道工序。系統(tǒng)在進(jìn)氣的同時(shí)也可以完成排氣功能。在實(shí)際鑄造的過程中，保壓工作完

7、成之后，就可以通過管道上的節(jié)流閥以及電磁閥，對上下密封罐壓力進(jìn)行平衡，從而對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的排氣。若在實(shí)際鑄造的過程中，系統(tǒng)發(fā)生故障，就可以利用手動的方式，對互通閥以及手動排氣閥進(jìn)行打開。這樣一來，可以使得系統(tǒng)中所存在的壓縮空氣進(jìn)行壓出，并緊急泄壓，保證鑄造過程中的生產(chǎn)安全。 二、 PLC控制應(yīng)用 （一） PLC控制系統(tǒng)工作過程 PLC在該系統(tǒng)中是對工控機(jī)發(fā)出的命令進(jìn)行接收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行具體控制的核心組成部分。PLC系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性對于整個(gè)系統(tǒng)的性能以及生產(chǎn)出來的鑄件質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，PLC系統(tǒng)中的控制部分主要有控制柜、控制臺以及差壓鑄造主機(jī)、供氣、加熱模塊、管路等等。

8、控制臺主要是由內(nèi)置的PLC以及相應(yīng)的控制面板組成。管路、電磁閥、手動調(diào)節(jié)閥、線路以及壓力儀表等各種元器件都在控制柜中。供氣模塊主要指的是儲氣罐、空氣機(jī)以及混機(jī)、濾水除濕裝置等等[5]。系統(tǒng)的加熱模塊實(shí)質(zhì)上是加熱控制罐。在進(jìn)行差壓鑄造的過程中，啟動加熱系統(tǒng)主要是將其防止合金融化之后，蓋中隔板。并且，需要將鑄型的澆口對準(zhǔn)升液管口，利用密封石棉圈對上下密封罐的密封性進(jìn)行保證。另外，需要對上下密封罐進(jìn)行閉合，使得罐體與外界進(jìn)行隔離，這樣就可以完成供氣的模塊工作。在人工操作的PLC控制面板中，上面的各種按鈕，經(jīng)過PLC輸入以及輸出之后，對系統(tǒng)中閥門需要進(jìn)行操作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鑄造過程的同步壓力控制，且還需要對

9、其進(jìn)行減壓或?qū)ζ溥M(jìn)行增壓調(diào)節(jié)、排氣控制等等，最終使得整個(gè)澆筑過程得以完成[6]。 （二） 系統(tǒng)控制目標(biāo) 根據(jù)差壓鑄造工藝氣路的控制原理以及PLC系統(tǒng)的實(shí)際工作過程，對于本系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)進(jìn)行確定。其中包括：首先，通過手動操作對控制臺上的按鈕進(jìn)行操控，使得壓力鑄造系統(tǒng)的進(jìn)氣得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而在其中建立壓差，完成互通以及卸壓等工作。這種程序會生出一種半固態(tài)的漿料，且對于后續(xù)流變成形工作得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，半固態(tài)的壓鑄比液態(tài)的壓鑄具有更加明顯的優(yōu)勢，因此，可以采用半固態(tài)成形方法對其進(jìn)行制備，這樣的方法可行性較高[7]。但是，由于這種方法固相率對于溫度有較高的敏感性，因此，可以形成的溫度范圍

10、十分狹窄，對于實(shí)際生產(chǎn)控制工作也造成很大的難度。 三、 差異鑄造的特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用 由于差壓鑄造金屬液是在壓力下進(jìn)行充型的，因此，其本身就存在一系列有利于提高鑄件質(zhì)量的條件：（1）鑄件致密；（2）鑄件無針孔或少針孔；（3）充型速度最佳；（4）充型金屬液優(yōu)質(zhì)，防止外來的夾雜物進(jìn)入到充型之中；（5）鑄件力學(xué)性能可得到明顯提高。相比較低壓鑄造來說，差壓鑄造的鑄件材料其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到10%-50%，伸長率也可提高25%-50%；（6）可以利用氣體作為合金的主要元素，在高壓的環(huán)境下可以提高氣體的溶解度，因此在合金中加入N2，可以使得合金的強(qiáng)度以及耐磨性能都得到有效提高；（7）鑄件的尺寸精度得到提高

11、，且鑄件的表面質(zhì)量也得到相應(yīng)的改善，不會導(dǎo)致鑄型發(fā)生變形，或者鑄件表面的機(jī)械出現(xiàn)粘砂[8]。 差壓鑄造在對可用砂型進(jìn)行利用之外，也可利用金屬型的設(shè)備。在生產(chǎn)單件或者是小批量的鑄件時(shí)，可以采用可用砂型。在對生產(chǎn)批量較大的鑄件進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，一般會使用金屬型。鑄件的重量可以在1-100kg之內(nèi)。目前國內(nèi)市場中使用的最大鑄造直徑為540mm，高度為890mm，而壁厚為8-10mm，其是大型復(fù)雜的薄壁鑄件。可利用的合金材料有鋁合金、鎂合金以及銅合金、鑄鋼等等[9]。生產(chǎn)的主要鑄件為電機(jī)殼、閥門、葉輪、船體等等。在壓力機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)的投影面積受到限制或者是壁厚受到限制的鑄件都可采用差壓鑄造法進(jìn)行生產(chǎn)。差壓鑄

12、造技術(shù)應(yīng)該在注塑機(jī)中得到應(yīng)用，從而進(jìn)行泡沫塑料結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。 結(jié)語： 綜上所述，差壓鑄造技術(shù)在現(xiàn)今社會上的應(yīng)用范圍也得到了不斷的擴(kuò)展，其主要的應(yīng)用優(yōu)勢也越來越廣泛。在這種情況之下，人們對于差壓鑄造技術(shù)的要求也越來越高，這就需要將先進(jìn)的信息技術(shù)與差壓鑄造設(shè)備自動化水平進(jìn)行充分的結(jié)合。 參考文獻(xiàn)： [1]游龍,王自東,馮建,王超,林國標(biāo).銅合金真空差壓鑄造設(shè)備的研制[J].鑄造,2011,02:167-170. [2]趙旸,曲嘉,王力剛,田洪超,張虎.可組態(tài)的差壓鑄造控制系統(tǒng)開發(fā)[J].特種鑄造及有色合金,2011,04:343-345+396-397. [3]鄒文兵,侯正全,李寶

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