Устройство для определения момента затвердевания отливки Советский патент 1989 года по МПК B22D18/08 

1

(21)4224Д39/23-02

(22)06.04.87

(46) 23.06.89. Бюл. № 23

(71)Научно-производственное объединение Атомкотломаш

(72)В.И.Середа и Н.И.Настенко

(53)621.746.043 (088.8)

(56)Заславский М.Л. и др. Совершенствование оборудования литья под давлением. - М.г ВНИИТЭМР, 1985, сер. 6-1, вьт. 2.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ОТЛИВКИ

(57)Устройство относится к литейному производству и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве отливок литьем под давлением. Целью изобретения является повышение точности определения момента затвердевания. Момент затвердевания отливки определяется в зависимости от температур формы и отливки, теплофизических параметров, геометрических характеристик отливки. Причем производится коррекция по разнице между заданной и текущей температурами отливки. 1 ил.

Устройство к литейному производству и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при производстве отливок литьем под давлением. Целью изобретения является повышение точности определения момента затвердевания. Момент затвердевания отливки определяется в зависимости от температур формы и отливки, теплофизических параметров, геометрических характеристик отливки. Причем производится коррекция по разнице между заданной и текущей температурами отливки. 1 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в различньрс отраслях народного хозяйства, в частности в атомном машиностроении и котлостроении при производстве отливок литьем под давлением в автоматизированных и роботизированных линиях литья под давлением.

Целью изобретения является повышение точности определения момента затвердевания.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство для определения момента затвердевания отливок содержит задатчик 1 температуры выбивки, датчик 2 температуры выбивки (например, контактный или бесконтактный измеритель температуры с цифровьы выходом), датчик 3 температуры формы (например, выполненный аналогично предьщущему),

датчик 4 положения пресс-поршня (например, фотоимпульсный датчик ВЕ178), вычислительный блок 5 (вьшол- ненный, например, на микросхемах К155 ИМЗ), таймер 6 (например, электронный на реверсивном счетчике с генератором секундных импульсов и формирователем выходного импульса), укорачивающую схему 7 (например, на микросхеме К155ЛАЗ), схему 8 задерж- ки (например, на микросхеме К155ЛАЗ), компаратор 9 (например, цифровой ком- паратор с задатчиком допуска), схему ИЛИ 10 (например.на микросхеме к 135 ЛАЗ), три блока 11-13 памяти (выполненные, например, на микросхемах К155ТМ2), задатчик 14 времени, представляющий собой блок памяти (например, на микросхемах К 573РФ2), . два ключа 15 и 16 (например, на микросхемах соответственно КР580ВВ55 и К 155ЛАЗ), а также реверсивный счет

00

00

д

ик 17 (например, на микросхемах 155HE6)j частотомер 18 (например, онденсаторный) и пороговый элемент 19 (например, триггер Шмидта).

При этом выход задатчика 1 темпеатуры выбивки через ключ 15 соединен с входом первого блока 11 памяти, ыход которого подключен к первому входу вычислительного блока 5, к ю второму входу которого через второй блок 11 памяти подключен датчик 2 температуры выбивки, а вход Запись второго блока 12 памяти является вхо- ом Запись устройства, вход Сброс )5 входом Сброс устройства.

Входы компаратора 9 подключены соответственно к выходу второго блока, 12 памяти и задатчику 1 температуры выбивки, вход управления второго jO ключа 16 соединен с выходом компаратора 9, вход Запись трет ьего блока

13памяти подключен к выходу второго ключа 16, вход - к выходу вычислительного блока 5, а выход - через первь й25 ключ 15 с входом первого блока 11 памяти.

Адресные входы задатчика 14 времени подключены соответственно к выхо- дам третьего блока 13 памяти, дат- JQ чика 3 температуры формы и реверсивного счетчика 17, а выход задатчика

14времени соединен с входом Установка таймера 6, вход Пуск которого подключен к входу Считывание за- ,c датчика 14 времени.

Выход датчика 4 положения пресс- поршня соединен с входом реверсивного счетчика 17 и через последовательно соединенные частотомер 18, поро- до говый элемент 19, укорачивающую схему 7 - с входом второго ключа 16.

Вход Считывание задатчика 14 времени через схему 8 задержки подключен к выходу укорачивающей схемы 7. 45

Q

Первый вход схемы ИЛИ 10 соединен с выходом схемы 8 задержки, второй вход - с входом управления первого ключа 15, который является входом 50 всего устройства, а выход схемы ИЛИ 10 соединен с входом Запись первого блока 11 памяти.

Выход таймера 6 является выходом устройства.

Вычислительный блок 5 имеет воз- ,можность реализовать функцию:

55

и

БЫК

и8,+ (Ug,- U,,)npH Ue,0,

(при и дхг ° принимает вид и euK и в, ), где Jf,- значение выходного сигнала вычислительного устройства; U gx - значение сигнала, поступающего на первьит вход вычислительного блока 5; U д,х2 значение сигнала, поступающего на второй вход вычислительного блока 5.

В задатчике 14 времени записаны таблицы значений функции времени г f(l, Т , Т g ), определяемые по формуле

С;ц(Тлик-Тв)+§ „ , 1 0,5НГ «( T,f) Р

„ -П s5Ji-H Сл(Тлик-Тв)+В „„„„ . 1 И -О.ПЗ- (Т,„,-Т) ,

где Н - толщина стенки отливки;

V - удельный вес материала отливки;

Сд, - удельная теплоемкость материала отливки; 0 - теплопередача материала формы;

g - удельный объем теплоты, вьще- ляннцейся во время кристаллизации материала отливки; Тф - температура формы; Тд - температура выбивки; Т/щк температура ликвации материала отливки;

R - радиус пресс-остатка; 1 - длина пресс-остатка, или определяемые экспериментально. Датчик 4 положения пресс-поршня механически связан с пресс-поршнем (не показан).

Величина времени задержки схемы 8 выбирается из условия обеспечения записи информации в первый блок 11 памяти до момента считьшания информации из задатчика 14 времени.

Устройство для определения момента затвердевания отливок работает следующим образом.

Предварительно датчик 4 положения пресс-поршня регулируют таким образом, чтобы выходной сигнал реверсивного счетчика 17 в момент окончания запрессовки соответствовал длине пресс-остатка, а порог срабатывания порогового элемента 19 устанавливают равным величине выходного сигнала частотомера 18 в момент окончания запрессовки, в задатчике 14 времени записывают таблицы функций С (1,Тж, Tj), на задатчике 1 температуры выбивки устанавливают необходимое (рас5 14881216

четное или экспериментальное) значе-для записи информации в перпом блоке

кие температуры,выбивки, на компара-11 памяти и считывания и}1формаиии с

торе 9 задают величину верхнего изадатчика 14 времени, нижнего отклонений от заданной темпе- с Поступая через ключ 16 на вход

ратуры выбивки. Запись блока 13 памяти, выходной

С кнопки Запись (не показана)сигнал укорачивающей схемы 7 вызывает

подают сигнал на вход устройства,призапись информации о заданной темпе.этом ключ 15 на время действия вход-ратуре выбивки, поступающей с вычисного сигнала отключает выход третье- 10лительного блока 5 на вход блока 13

го блока 13 памяти от входа первогопамяти.

блока 11 памяти и подключает к нему . После записи информации в блок 13

выход задатчика 1 температуры выбивки.памяти импульсом, поступающим со

Кроме того, поступая через схему ИЛИсхемы 8 задержки, происходит считы 10 на вход Запись первого блока 11 15вание значения времени, необходимого

:памяти, входной сигнал приводит к за-для эгатвердевания отливки с задатчика

писи в блоке 11 памяти информацию о14 времени, на адресные входы которозаданной величине температуры выбивки,го поступает информация о заданной

поступающей с задатчика 1 через ключтемпературе выбивки с блока 13 памяти

15на вход блока 11 памяти. После 20о температуре формы с датчика 3 тем- окончания действия входного сигналапературы формы, о длине пресс-остатка ключ 15 отключает выход задатчика 1с реверсивного счетчика 17.

от входа блока 11 памяти и подключает Кроме импульсов, поступающих со

к нему выход блока 13 памяти. Обнуля-схемы 8 задержки, происходит установют блок 12 памяти, подавая сигнал 25ка в таймере 6 времени затвердевания

Сброс на вход Сброс всего устрой-отливки и его запуск, а также запись

ства (цепи Сброс на чертеже не по-в первом блоке 11 памяти заданного

казаны). При этом компаратор 9 сраба-значения температуры выбивки, постутывает и его выходной сигнал, посту-пающего с блока 13 памяти через ключ

пая на вход управления второго ключа 3015 на вход блока 11 памяти. Таймер 6

16, открывает его и выход укорачиваю-по истечении заданного значения врещей схемы 7 соединяется через ключ мени формирует выходной сигнал, пос16с входом Запись блока 13 памяти.тупающий на выход всего устройства. Устройство готово к работе.По этому сигналу происходит раскрытие При движении пресс-поршня во время 35Формы. После чего, с помощью датчика

запрессовки отливки на выходе датчика2 температуры выбивки, происходит за4 положения пресс-поршня появляютсямер температуры отливки. Для этого

импульсы, частота следования которыхдатчик 2 температуры с помощью манипупролорциональна скорости движениялятора или оператора визируется на

пресс-поршня, а их количество - вели- 40отливку в случае бесконтактного датчине пройденного пути. Поступая начика, либо приводится в соприкосновевход частотомера 18, эти импульсы вы-ние с отливкой в случае контактного

зывают появление сигнала на его выхо-датчика.

де, пропорционального скорости движе- После истечения времени, необходиния пресс-поршня, что приводит к ера- 45мого для замера температуры, произвобатыванию порогового элемента 19, надится запись информации о величине

выходе которого появляется сигнал вы-фактической температуры выбивки в

сокого уровня.блок 12 памяти путем подачи сигнала

При окончании запрессовки выходнойна первый вход устройства (цепи подасигнал частотомера 18 снижается и при 50 показаны).

достижении им уровня, соответствую- Компаратор 9 сравнивает выходной щего моменту окончания запрессовки,сигнал блока 12 памяти с выходным сиг- пороговый элемент 19 возвращается вналом задатчика 1, При их соответст- исходное состояние, а на его выходевин (с учетом допуска) на выходе ком- появляется сигнал низкого уровня. При устанавливается низкий по- спаде выходного сигнала пороговоготенциал, закрывающий ключ 16. элемента 19 укорачивающая схема 7 фор- При последующем цикле работы,после мирует сигнал, длительность которогоокончания зап рессовки, импульс записи определяется временем, необходимымв блок 13 памяти через ключ 16 не проходит и в нем сохраняется прежняя ин- форма1щя о величине температуры выбивки .

Если заданная и фактическая темпе- ратуры выбивки не соответствуют друг другу (с учетом допуска), то на компараторе 9 устанавливается высокий потенциал и ключ 16 открывается.В этом случае, при последующем цикле Q работы, в блок 13 памяти записывается информация, поступающая с вычислительного блока 5. При этом, выходной сигнал вычислительного блока 5 равен заданному записанному в блоке 11 памя- |5 ти значению температурь выбивки, измененному на величину разности заданного и фактического значения температуры выбивки. При этом, если фактическое значение температуры выбивки 20 будет больше заданного значения, то в блоке 13 памяти запишется значение

.температуры выбивки уменьшенное, по сравнению со значением, записанным в блок памяти, на величину отклонения 25

. фактической температуры от заданной. Если фактическое значение температуры .будет меньше заданного, то в блоке 43 памяти запишется значение темпера- тзфы выбивки, увеличенное по сравне- ЗО нию со значением, записанным в блок 11 памяти на величину отклонения.Это приведет соответственно к увеличению ипи уменьшению времени вьщержки отливки в форме и достижению фактичес- , кой темпера уры выбивки заданной.

В дальнейшем устройство работает аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемое устрой-дд ство позволяет повысить точность определения момента затвердевания отливки путем адаптации к изменяющимся параметрам процесса и автоматической коррекции по фактической температуре 45 выбивки.

Формула изобретения

Устройство для определения момента CQ затвердевания отливки, содержащее датчик температуры формы, вычислительный блок и таймер, являющийся выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью noBbmie- ния точности определен1 я момента затвердевания, оно снабжено задатчиком тe mepaтypы выбивки, датчиком температуры выбивки, датчиком положения «пресс-поршня, первым и вторым ключами, тремя блоками памяти, задатчиком времени, схемой задержки, укорачивающей схемой, схемой ИПИ, компаратором реверсивным счетчиком, частотомером и пороговым элементом, при этом выход задатчика температуры выбивки через первый ключ соединен с входом первого блока памяти, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, выход датчика температуры выбивки подключен к второму входу вычислительного блока через второй блок памяти, вход Запись которого является входом Запись всего- устройства, а вход Сброс - входом Сброс устройства, входы компаратора подсоединены соответственно к выходу второго блока памяти и задатчику температуры выбивки, вход управления второго ключа соединен с выходом компаратора, вход Запись третьего блока памяти подсоединен к выходу второго ключа, вход - к выходу вычислительного блока, а выход через первый ключ к входу первого блока памяти, адресные входы задатчика времени подсоеди- йены соответственно к выходам третьего блока памяти, датчика температуры формы и реверсивного счетчика, а выход задатчика времени соединен с рходом Установка таймера, вход Пуск которого подаоедипен к входу Считывание задатчика времени,выход датчика положения пресс-поршня соединен с входом реверсивного счетчика и через последовательно соединенные частотомер, пороговый элемент укорачивающую схему - с входом второго ключа, вход Считывание задатчика времени через схему задержки подсоединен к выходу укорачивающей схемы, а первьй вход схемы ИЛИ соединен с выходом схемы задержки, второй вход - с входом управления первого ключа, являющимся входом устройства, . а выход схемы ИЛИ соединен с входом Запись первого блока памяти.

Л

Вход-С$рос