材料成形装备及自动化C2E4
41页1、材料成形装备及自动化Equipment and Automation of Materials Process凌宏江 副教授 华中科技大学材料学院材料成形及控制工程专业核心课程 材料学院材料成形装备及自动化教案2009-2010学年第二学期目 录第一章 绪 论(2学时) 第二章 金属液态成形装备及自动化(10学时) 第三章 金属塑性成形装备及自动化(8学时) 第四章 金属连接成形装备及自动化(10学时) 第五章 高分子材料成形设备及自动化(2学时) 第六章 快速成形装备及控制(8学时)第七章 其它材料成形装备(2学时)第八章 热处理工业炉及其控制(2学时)第九章 材料加工中的环境保护装备(2学时)总结复习(2学时) 2材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院第二章 金属液态成形装备及自动化2.1 概述 2.2 金属熔化及浇注装备 2.3 造型设备及自动化生产线 2.4 砂处理装备及自动检测系统 2.5 铸件清理自动化 2.6 压力铸造装备及自动化 2.7 低压铸造装备及自动化 2.8 消失模精密铸造装备及生产线 2.9 半固态成形装备3材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材
2、料学院2.7 低压铸造装备及自动化低压铸造是金属液 体在(气)压力作用 下由下而上地充填型 腔并在压力下凝固成 形的一种方法,由于 所用的压力较低(通 常0.020.06 MPa),故 称之为低压铸造。低压铸造装备一般 由保温炉及其附属装 置、模具开合机构、 气压系统和控制系统 组成。4材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院2.7.1 低压铸造机的类型及构造按模具与保温炉的连接方式,可分为顶置式低压 铸造机和侧置式低压铸造机。1-坩埚;2-升液管;3-金属液;4-进气管;5-密封盖;6-浇道;7-型腔;8-铸型顶置式低压铸造机侧置式低压铸造机5材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院1) 顶置式低压铸造机特点: 结构简单,制造容易, 操作方便;但生产效率 较低,因保温炉上只能 放置一付模具,操作均 在炉上进行,故一个周 期内,保温炉一半时间 空闲。 其次,下模受保温炉炉 盖的热辐射影响,冷却 缓慢,使铸件凝固时间 延长;且下模不能设置 顶杆装置,给模具设计 增加不便。此外,保温 炉的密封、保养和合金 处理均不方便。 6材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院2
3、) 侧置式低压铸造机特点: 将铸型置于保温炉 的侧面,铸型和保 温炉由升液管联结 。 一台保温炉上同时 可为两付以上的模 型提供金属液,生 产效率提高。 装料、扒渣和合金 液处理都较方便; 铸型的受热条件得 到改善。但侧置式 机器结构复杂,应 用受限制。7材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院3) 低压铸造装备主液压缸侧液压缸金属模具保温炉控制系统 液压系统8材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院4) 低压铸造保温炉一般采用坩 埚式电阻炉,其 优点是结构简单 ,温控方便。电阻式坩埚炉(用于顶置式) 1-.炉体 2-排铝孔 3-炉壳 4-电阻元件 5-铸铁坩锅 6-升液管 7-密封盖9材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院2.7.2 低压铸造的自动加压控制系统1) 气体加压原理图主要控制主要控制: : 气体的压力气体的压力 流量流量10材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院2) 简单的低压铸造液面加压工艺曲线加压工艺曲线的数学模型式中: d(i)/dt -气体升压速度; -第i段压差值; - 液体金属密度; A - 坩埚截面积; Ai - 型腔第i
4、段处截面积; Vi - 型腔第i段上要求的液体 金属充型速度; - 气体升压速度补偿系数 ,由实验确定; g - 重力加速度。耐压件耐压件p3p3压力压力时间时间薄件薄件厚件厚件t4t4t3t3t2t2t1t1p2p2p1p1金属型低压铸造工艺曲线金属型低压铸造工艺曲线简单件简单件11材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院3) 低压铸造计算机控制原理计算机控制系统 采用实时控制,对 整个生产工艺过程 进行闭环控制。为 了便于编制程序和 简化起见,采用块 程序结构形式,即 每一块程序完成一 个特定的功能。程 序之间的联系有跳 转、调用和建立公 用参数区三种方式 。该系统的主控制 程序包括引导工作 程序、开关量状态 检测程序和中断服 务程序等。 计算机控制的低压铸造生产过程示意图低压铸造计算机控制原理图低低12材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院4) 低压铸造举例:发动机缸体低压铸造机系统13材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院14材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院15材料成形装备及自动化(4) 华中科技大学材料学院2.8 消失模精密铸造装备
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