一种高智能化差压铸造供铝系统的制作方法

1.本实用新型属于铝合金铸造技术领域，特别是涉及到一种高智能化差压铸造供铝系统。


背景技术：

2.差压铸造时在铸型外罩个密封罩，内充压缩气体，使铸型处于气体的一定压力之下的铸造技术。金属液充型时，使保温炉中气体的压力大于铸型中气体的压力，如低压铸造时那样实现金属液的充型、保压和增压。铸件是在更高的压力作用下结晶凝固的，所以可保证获得致密度更高的铸件。铸造成型的铝合金工件能够保证均匀性和致密性，从而在满足工件轻量化的同时提供较高的力学性能，满足受力复杂零件的使用需求，所以在汽车制造行业中广泛使用。
3.但受制于传统差压铸造供铝技术的限制，单次供铝更换坩埚时间长；更换时热震冲击大，造成供铝设备使用寿命短；且生产节拍长，生产效率低；坩埚炉寿命短，更换频繁，设备投资大；铸造初始液位由人工肉眼测量确定，误差大，精度低；单次铸造铝液用量为估算值，偏差大；铝液供给量波动大无法定量化、数字化；以上种种因素，导致目前差压铸造无法实现定量化、数字化、智能化的生产过程，无法进一步提升设备使用效率，实现差压铸造的节能减排；
4.因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种高智能化差压铸造供铝系统，用于解决供铝设备使用寿命短，更换频繁，生产效率低且差压铸造无法实现定量化、数字化、智能化的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高智能化差压铸造供铝系统，包括保温炉本体、铝水包、工件称重装置和plc控制中心；所述保温炉本体开有铝液接收口，保温炉本体内部靠近底部位置设置有横置浸渍加热装置；所述铝液接收口的外部设置有密封结构，铝液接收口的外部设置有激光液位测量装置；所述铝水包设置有出铝管道；所述出铝管道与铝液接收口对接；所述plc控制中心分别与激光液位测量装置和工件称重装置通信连接。
7.优选的还包括转运小车和轨道；所述转运小车在轨道上移动，转运小车设置有推拉机构；所述推拉机构上放置铝水包。
8.优选的所述保温炉本体包括隔热层、背衬层和工作层。所述工作层为碳化硅浇筑料的工作层；所述背衬层为电熔石英为基材的耐材背衬层，背衬层额外添加防止铝水渗透的抗粘铝添加剂；所述隔热层为纳米保温板制作的隔热层。
9.优选的所述横置浸渍加热装置包括加热器本体、外层软性密封套、锥形塞、内层软性密封件、核心调整盘、安装法兰和定位部件；所述外层软性密封套、锥形塞、内层软性密封
件、核心调整盘、安装法兰和定位部件由内至外依次套装在加热器本体上；所述锥形塞设置在外层软性密封套内；所述内层软性密封件设置在锥形塞内；所述核心调整盘包括顶靠部和调整部；所述顶靠部的一端顶靠在内层软性密封件上，顶靠部的另一端与调整部固定连接；所述调整部设置有复数个通孔和盲孔；所述安装法兰上设置有复数个螺纹孔；所述螺纹孔分别与通孔和盲孔的位置相对设置；所述与通孔相对设置的螺纹孔内装有第一螺栓；所述与盲孔相对设置的螺纹孔内装有第二螺栓；所述第一螺栓的螺纹杆穿过通孔顶靠在锥形塞上；所述第二螺栓的螺纹杆顶靠在盲孔底部。
10.优选的所述密封结构包括齿啮式锥面密封盖、环形密封圈、旋转压紧气缸和摆动开闭气缸；所述旋转压紧气缸用于控制环形密封圈转动；所述摆动开闭气缸通过摆臂控制齿啮式锥面密封盖的开闭。
11.优选的所述铝液接收口设置在保温炉本体的顶面；所述出铝管道为倒u形出铝管道。
12.优选的所述保温炉本体内的顶部设置有陶瓷液位测量装置。
13.所述铝水包通过压力控制实现定量出铝功能，铝水包与plc控制中心通信连接。
14.通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：
15.1、从受铝后的第一次加压到每一次差压铸造，铝液用量的全程数值化监控，从而有效地设置核心压力参数，定量化精确生产；精准提升工艺品质；
16.2、按需进行供给的运行模式，大大减少了生产中断和维护保养时间；
17.3、设置铝液接收口的保温炉替代坩埚炉，可长时间在差压铸造机下工作，不需要频繁更换；生产过程中的等待时间大幅减小；因为保温炉的长时间不离线，所以差压铸造机的升液管以及差压机盖相关冷却检测设备就不会频繁地经受热震冲击，从而延长核心生产用品的使用寿命，大幅降低生产成本；
18.4、将传统坩埚炉的沿筒壁局部加热丝的加热方式改为横置式浸渍加热器，将原本的辐射式加热变为与铝液直接接触的加热方式，热量传递更直接有效，热阻更小，热损更低，提升能耗比，降低运营生产成本；
19.5、通过合理的设置密封层次，使加热器本体的密封以及安装锥孔的密封都得到严密的封堵；
20.6、保温炉内设置陶瓷液位测量装置，增加安全冗余，杜绝铝液外溢风险；
21.7、垂直化u型管送铝方式结构紧凑，占用空间小，设备布局合理，空间利用率高，能够有效提升设备的集成度。
附图说明
22.图1为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的俯视图。
23.图2为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的保温炉本体和铝水包的正面示意图。
24.图3为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的保温炉本体的正面剖视图。
25.图4为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的保温炉本体的密封结构示意图。
26.图5为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的横置浸渍加热装置的第二螺
栓位置的剖视图。
27.图6为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的横置浸渍加热装置的第一螺栓位置的剖视图。
28.图7为本实用新型一种高智能化差压铸造供铝系统的横置浸渍加热装置的核心调整盘外侧视图。
29.图中1-保温炉本体、11-铝液接收口、12-横置浸渍加热装置、121-加热器本体、122-外层软性密封套、123-锥形塞、124-内层软性密封件、125-核心调整盘、1251-顶靠部、1252-调整部、1253-通孔、1254-盲孔、126-安装法兰、1261-螺纹孔、127-定位部件、128-第一螺栓、129-第二螺栓、13-密封结构、131-齿啮式锥面密封盖、132-环形密封圈、133-旋转压紧气缸、134-摆动开闭气缸、135-摆臂、14-激光液位测量装置、15-隔热层、16-背衬层、17-工作层、18-陶瓷液位测量装置、2-铝水包、21-出铝管道、3-工件称重装置、4-plc控制中心、5-转运小车、51-推拉机构、6-轨道。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明
31.需要特别说明的是文中所述"前后，上下，左右"等只是基于附图为了直观描述位置关系的一种简化说法，并非对技术方案的限定。
32.为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的实用新型机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
33.由附图1～7所示：一种高智能化差压铸造供铝系统，包括保温炉本体1、铝水包2、工件称重装置3和plc控制中心4；所述保温炉本体1开有铝液接收口11，保温炉本体1内部靠近底部位置设置有横置浸渍加热装置12；所述铝液接收口11的外部设置有密封结构13，铝液接收口11的外部设置有激光液位测量装置14；所述铝水包2设置有出铝管道21；所述出铝管道21与铝液接收口11对接；所述plc控制中心4分别与激光液位测量装置14和工件称重装置3通信连接。
34.进一步的还包括转运小车5和轨道6；所述转运小车5在轨道6上移动，转运小车5设置有推拉机构51；所述推拉机构51上放置铝水包2。
35.进一步的所述保温炉本体1包括隔热层15、背衬层16和工作层17。所述工作层17为碳化硅浇筑料的工作层，最内层为工作层，选用碳化硅含量较高的高密度浇筑料，借助碳化硅材料优异的耐磨性能和耐热冲击性能，使工作层具有优良的致密性和稳定性，能有效抵抗铝液侵蚀；
36.所述背衬层16为电熔石英为基材的耐材背衬层，背衬层16额外添加防止铝水渗透的抗粘铝添加剂；体积稳定性好，能够提供有力的刚性支撑，保证压力反复施加时耐材的稳定性，同时添加防止铝水渗透的抗粘铝添加剂，使其兼具安全阻挡层的作用，避免工作层意外破损后对本体机构和外壳的冲击，提升设备安全性；
37.所述隔热层15为纳米保温板制作的隔热层。最外层采用纳米保温板作为隔热层，能够有效隔绝炉内热量，大幅降低炉壳的散热，提高能源利用效率；保护人员操作是时的触
碰安全。
38.进一步的所述横置浸渍加热装置12包括加热器本体121、外层软性密封套122、锥形塞123、内层软性密封件124、核心调整盘125、安装法兰126和定位部件127；所述外层软性密封套122、锥形塞123、内层软性密封件124、核心调整盘125、安装法兰126和定位部件127由内至外依次套装在加热器本体121上；所述锥形塞123设置在外层软性密封套122内；所述内层软性密封件124设置在锥形塞123内；所述核心调整盘125包括顶靠部1251和调整部1252；所述顶靠部1251的一端顶靠在内层软性密封件124上，顶靠部1251的另一端与调整部1252固定连接；所述调整部1252设置有复数个通孔1253和盲孔1254；所述安装法兰126上设置有复数个螺纹孔1261；所述螺纹孔1261分别与通孔1253和盲孔1254的位置相对设置；所述与通孔1253相对设置的螺纹孔1261内装有第一螺栓128；所述与盲孔1254相对设置的螺纹孔1261内装有第二螺栓129；所述第一螺栓128的螺纹杆穿过通孔1253顶靠在锥形塞123上；所述第二螺栓129的螺纹杆顶靠在盲孔1254底部。
39.保温炉本体1设有横置浸渍加热装置12，在铸造过程中以热传导的方式直接对铝液进行加热，具有效率高、升温快，系统响应速度高，温度控制精度迅速，温差控制细致稳定等特性；同时因加热器本体121不与空气等热导率较低介质接触，不会因表面负荷的剧烈变化导致生命缩减；有效降低热震带来的影响，提升加热器的使用寿命，降低设备的维护使用成本；由于横置式安装孔位于液面以下，易发生泄漏，从而导致生产中断和设备损坏；特别是炉内与外界存在压差的情况下，泄漏更容易出现；本实用新型在加热器与炉体之间采用锥形软密封结构，通过合理的设置密封层次，以及通过设置核心调整盘125和长短螺栓分别调整内外双层压紧，使加热器本体的密封以及安装锥孔的密封都得到严密的封堵；有效承受生产过程中所产生的压力波动。
40.进一步的所述密封结构13包括齿啮式锥面密封盖131、环形密封圈132、旋转压紧气缸133和摆动开闭气缸134；所述旋转压紧气缸133用于控制环形密封圈132转动；所述摆动开闭气缸134通过摆臂135控制齿啮式锥面密封盖131的开闭。
41.密封结构13采用齿啮式卡箍锥面密封结构，通过气缸驱动旋转压紧楔形面来提供受铝口的压紧力；密封处设置环形迷宫密封结构，配合双层环形密封圈来保证内外压力的隔离；
42.密封打开和关闭的过程是由旋转压紧气缸133和摆动开闭气缸134联合实现的；旋转压紧气缸133通过旋转环形密封圈132来控制齿啮式锥面密封盖131与环形密封圈132之间是重叠还是交错关系，当重叠时，齿啮式锥面密封盖131为固定状态，自由度为0，齿啮式锥面密封盖131无法打开；当交错关系时，圆周齿状部分互相交错，不存在重叠干涉，从而齿啮式锥面密封盖131可以沿着转轴由摆动开闭气缸134驱动，脱离密封位置，实现开闭动作。
43.整个保温炉本体1为密封承压容器，通过选用合适的厚度钢板，以及合理设置布局和机构，保证壳体的强度和刚度；能够抵抗铸造时内外压差产生的变形，并能够在差压铸造机施给密封上盖100t的密封压紧力下正常工作；
44.铝水包2通过压力控制实现定量出铝功能，可以通过向铝水包内通入设定压力的气体，铝水包2设置压力比例阀，通过压力和势能的转换来实现。铝水包2与plc控制中心4通信连接。
45.进一步的为了空间利用率高，提升设备的集成度，所述铝液接收口11设置在保温
炉本体1的顶面；所述出铝管道21为倒u形出铝管道。当然也可以设置成铝液接收口11在保温炉本体1的侧面，所述出铝管道21为直角形，水平注铝。
46.进一步的所述保温炉本体1内的顶部设置有陶瓷液位测量装置18，保温炉内设置能在高温下长时间工作的新材料导电陶瓷液位测量装置，该材料既能在较高温度下保持导通状态，又能够长时间保持稳定，具备金属和陶瓷的复合特性；一旦铝液触发导电陶瓷所在安全回路，立即停止铝水加注动作，双重控制铝液安全，避免铝液外溢风险，导电陶瓷仅设置为上限检测使用，不需要频繁接触铝水，所以使用寿命更长，维护需求更低。
47.具体实施中，转运小车5将铝水包2送至保温炉本体1的对接准备位，然后差压铸造机卸去铸造压力，保温炉打开密封结构13，转运小车5驱动铝水包2使出铝管道21与保温炉对接口对正；确认空间位置无误后，转运小车5将铝铝水包2缓缓送至最终对接位置，随后铝水包2向保温炉内按照预设值定量输送铝水；铝液输送完成后，按上述的程序的逆序将铝水包2的出铝管道21与保温炉对接口分离；然后将保温炉对接口的密封结构13关闭，受铝过程结束，差压机加压恢复铸造生产。
48.保温炉对接口处设置激光液位测量装置14，可以通过单独设立安装支架的方式实现安装。在注铝完成时可以通过激光准确测量铝液的液面高度，从而精确计算差压铸造初始压力值；
49.通过plc控制中心4与激光液位测量装置14通信连接，获得保温炉内铝液面高度，根据高度换算出差压机第一次铸造是所需的压力值；差压机按照此数值恢复铸造生产。每次铸造完成后，将铸造后的工件放置到工件称重装置3之上，plc控制中心4和工件称重装置3通信连接，统计每次铸造的铝水用量，当铝水可用量小于预设值后，plc控制中心4向输送小车发出送铝请求，通过合理的时间节拍设置，在保温炉铝液用完之前，重复受铝过程。
50.本实用新型提升了差压铸造能效，增加设备使用寿命，将传统粗放式的差压铸造生产转变为定量化、智能化、数字化的先进制造模式，提升差压铸造过程中的能源效率并且优化设备使用率，延长设备使用寿命，降本增效。
51.显然，上述所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：包括保温炉本体(1)、铝水包(2)、工件称重装置(3)和plc控制中心(4)；所述保温炉本体(1)开有铝液接收口(11)，保温炉本体(1)内部靠近底部位置设置有横置浸渍加热装置(12)；所述铝液接收口(11)的外部设置有密封结构(13)，铝液接收口(11)的外部设置有激光液位测量装置(14)；所述铝水包(2)设置有出铝管道(21)；所述出铝管道(21)与铝液接收口(11)对接；所述plc控制中心(4)分别与激光液位测量装置(14)和工件称重装置(3)通信连接。2.根据权利要求1所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：还包括转运小车(5)和轨道(6)；所述转运小车(5)在轨道(6)上移动，转运小车(5)设置有推拉机构(51)；所述推拉机构(51)上放置铝水包(2)。3.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述保温炉本体(1)包括隔热层(15)、背衬层(16)和工作层(17)。4.根据权利要求3所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述工作层(17)为碳化硅浇筑料的工作层；所述背衬层(16)为电熔石英为基材的耐材背衬层，背衬层(16)额外添加防止铝水渗透的抗粘铝添加剂；所述隔热层(15)为纳米保温板制作的隔热层。5.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述横置浸渍加热装置(12)包括加热器本体(121)、外层软性密封套(122)、锥形塞(123)、内层软性密封件(124)、核心调整盘(125)、安装法兰(126)和定位部件(127)；所述外层软性密封套(122)、锥形塞(123)、内层软性密封件(124)、核心调整盘(125)、安装法兰(126)和定位部件(127)由内至外依次套装在加热器本体(121)上；所述锥形塞(123)设置在外层软性密封套(122)内；所述内层软性密封件(124)设置在锥形塞(123)内；所述核心调整盘(125)包括顶靠部(1251)和调整部(1252)；所述顶靠部(1251)的一端顶靠在内层软性密封件(124)上，顶靠部(1251)的另一端与调整部(1252)固定连接；所述调整部(1252)设置有复数个通孔(1253)和盲孔(1254)；所述安装法兰(126)上设置有复数个螺纹孔(1261)；所述螺纹孔(1261)分别与通孔(1253)和盲孔(1254)的位置相对设置；所述通孔(1253)相对设置的螺纹孔(1261)内装有第一螺栓(128)；所述盲孔(1254)相对设置的螺纹孔(1261)内装有第二螺栓(129)；所述第一螺栓(128)的螺纹杆穿过通孔(1253)顶靠在锥形塞(123)上；所述第二螺栓(129)的螺纹杆顶靠在盲孔(1254)底部。6.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述密封结构(13)包括齿啮式锥面密封盖(131)、环形密封圈(132)、旋转压紧气缸(133)和摆动开闭气缸(134)；所述旋转压紧气缸(133)用于控制环形密封圈(132)转动；所述摆动开闭气缸(134)通过摆臂(135)控制齿啮式锥面密封盖(131)的开闭。7.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述铝液接收口(11)设置在保温炉本体(1)的顶面；所述出铝管道(21)为倒u形出铝管道。8.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述保温炉本体(1)内的顶部设置有陶瓷液位测量装置(18)。9.根据权利要求1或2所述一种高智能化差压铸造供铝系统，其特征在于：所述铝水包(2)通过压力控制实现定量出铝功能，铝水包(2)与plc控制中心(4)通信连接。

技术总结
本实用新型公开了一种高智能化差压铸造供铝系统，属于铝合金铸造技术领域，包括保温炉本体、铝水包、工件称重装置和PLC控制中心；所述保温炉本体开有铝液接收口，保温炉本体内部靠近底部位置设置有横置浸渍加热装置；所述铝液接收口的外部设置有密封结构，铝液接收口的外部设置有激光液位测量装置；所述铝水包设置有出铝管道；所述出铝管道与铝液接收口对接；所述PLC控制中心分别与激光液位测量装置和工件称重装置通信连接，提升了差压铸造能效，增加设备使用寿命，将传统粗放式的差压铸造生产转变为定量化、智能化、数字化的先进制造模式，降本增效。降本增效。降本增效。


技术研发人员：李海龙
受保护的技术使用者：沈阳东大三建工业炉制造有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/10/20