一種模具型腔內的壓鑄實時監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于壓鑄領域，更具體地，涉及一種模具型腔內的壓鑄實時監測裝置。
【背景技術】
[0002]壓力鑄造(簡稱壓鑄)是一種金屬精密成型技術，是一個復雜的動態熱力學過程，其實質是液態或半液態金屬在高壓作用下，以極高的速度充填壓鑄模具型腔，并在壓力作用下快速凝固而獲得壓鑄件的一種鑄造方法。上述鑄造成型方法涉及如下幾大工藝要素:
①溫度，包括鋁液溫度和模具溫度，②充型速度，③壓力，包括充型時型腔氣體背壓以及充型時尤其是增壓過程中金屬熔體所受到的成型壓力，因此，能夠實時對上述工藝要素進行監測對提高鑄造成型的精密度的提高具有十分重要的作用。
[0003]—般而言，首先，模具溫度測量通常可以將熱電偶直接埋入模具中，可以實時監控模具的溫度變化，而金屬液溫度通常是通過外部保溫爐或者定量爐來監控，然而金屬液被壓入型腔前，在輸送或者澆注過程以及壓射延遲等待過程中都會散失一定的熱量，所以金屬液壓入型腔的實時溫度在目前技術條件下無法精確有效監控；
[0004]另外，由于模具設計時遵循一定的澆口比，所以通過實時監控射頭速度便可精確推導金屬液充型時的實際內澆口填充速度;普通壓力鑄造，金屬液充型時的高速作用，型腔中的氣體來不及排溢出去，即在型腔內會產生氣體背壓，氣體背壓的存在增大了金屬液的填充阻力，使壓鑄產品產生融合不良的缺陷或者導致金屬液易紊流卷氣，造成氣孔缺陷，所以控制充型時型腔的氣體背壓可以有效改善鑄件融合不良及氣孔缺陷，目前常采用數值模擬方法來預測或模擬型腔氣體背壓，然而實際生產中上述數值模擬方式難以全面表達實時加工過程中的狀態，并且還沒有產生相應的有效實時監控手段；
[0005]最后一方面，鑄造壓力是使金屬鑄件輪廓清晰，組織致密的重要因素。目前的監控手段主要依據帕斯卡定律即把熔融狀態的金屬液簡化為流體，金屬液所受的力處處相同的法則，然而實際填充過程未必如此，如填充前端的冷料即水尾處在增壓開始前比近入料口處金屬液率先凝固而失去流動性和壓力傳遞能力，使鑄造壓力無法有效傳遞，通過數值模擬方法雖然可以預測鑄件各個部位的成型壓力，然而缺乏實際的驗證及有效的實時監控。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種模具型腔內的壓鑄實時監測裝置，其目的在于實現對型腔金屬液溫度、型腔內氣體背壓以及金屬液成型壓力進行精確、實時的測量監控。
[0007]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種模具型腔內的壓鑄實時監測裝置，其特征在于，該裝置包括一閥芯及用于將所述閥芯固定于所述模具型腔內的閥套，所述閥芯的前端面作為成型面，所述閥芯的后端面還設置有閥座，所述閥芯沿軸心對稱設置有若干沿軸向方向的彼此貫通的氣體排溢孔，所述氣體排溢孔的后端在所述閥芯的后部封閉，所述氣體排溢孔的前端呈喇叭形開口，所述開口處填充有過濾材料，其中一個所述氣體排溢孔的末端沿垂直于所述軸向方向上設置有第一壓力傳感器固定孔，其中設置有第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器采集數據后傳輸于數據處理及顯示端。
[0008]本發明還公開了一種模具型腔內的壓鑄實時監測裝置，其特征在于，該裝置包括一閥芯及用于將所述閥芯固定于所述模具型腔內的閥套，所述閥芯的前端面作為成型面，所述閥芯的后端面還設置有閥座，所述閥芯的末端處設置有第二壓力傳感器，并且在所述閥芯相對于所述閥座前后滑動時觸動所述第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器采集數據后傳輸于數據處理及顯示端。
[0009]本發明還公開了一種模具型腔內的壓鑄實時復合監測裝置，其特征在于，該裝置包括一閥芯及用于將所述閥芯固定于所述模具型腔內的閥套，所述閥芯的前端面作為成型面，所述閥芯的后端面還設置有閥座，所述閥芯沿軸心對稱設置有若干沿軸向方向的彼此貫通的氣體排溢孔，所述氣體排溢孔的后端在所述閥芯的后部封閉，所述氣體排溢孔的前端呈喇叭形開口，所述開口處填充有過濾材料，其中一個所述氣體排溢孔的末端沿垂直于所述軸向方向上設置有第一壓力傳感器固定孔，其中設置有第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器采集數據后傳輸于數據處理及顯示端，所述閥芯的末端處設置有第二壓力傳感器，并且在所述閥芯相對于所述閥座前后滑動時觸動所述第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器采集數據后傳輸于數據處理及顯示端。
[0010]進一步地，所述閥芯的軸心處沿所述軸向方向還設置有熱電偶管，其后端通過設置于所述閥芯內的熱電偶固定座進行固定，前端通過固定臺固定于所述閥芯開口處，所述熱電偶管伸出所述閥芯的前端面，所述熱電偶管采集所述溫度數據傳輸于所述數據處理及顯示端。
[0011]進一步地，所述熱電偶固定座上開設有用于進行熱電偶管數據傳輸的數據線孔。
[0012]進一步地，所述閥套為凹腔法蘭結構，所述凹腔內側與所述閥芯配合，用于支撐所述閥芯。
[0013]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0014]本發明設計出了一種能夠設置于模具型腔內，能夠實時地進行氣體背壓以及鑄造壓力的實時測量的裝置，通過活塞運動來感受實時型腔金屬液的成型壓力，并且設計出閥芯的設置方式來形成氣體排溢孔來實現型腔內氣體背壓的檢測，并且采用熱電偶的方式在閥芯的軸心進行集成，能夠采用上述裝置實現上述尤其重要的加工工藝參數的實時測量，對提高壓鑄的精度和成品效率具有十分顯著的效果。
【附圖說明】
[0015]圖1是按照本發明實現的設置于模具型腔內的進行壓鑄監測裝置的整體結構示意圖；
[0016]圖2是按照本發明實現的監測裝置的閥套結構示意圖；
[0017]圖3是按照本發明實現的監測裝置的閥芯結構示意圖；
[0018]圖4是按照本發明實現的監測裝置的閥座結構示意圖；
[0019]圖5是按照本發明實現的熱電偶及其固定臺的結構示意圖；
[0020]圖6是按照本發明實現的熱電偶固定座結構示意圖。
[0021]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0022]1-閥套2-閥芯3-氣體排溢孔4-第一壓力傳感器5-閥座6_第二壓力傳感器7-熱電偶金屬絲8-過濾器9-熱電偶管10-熱電偶管固定臺11-熱電偶固定座12-第二壓力傳感器數據線13-熱電偶數據線14-第一壓力傳感器數據線15-熱電偶數據線孔16-熱電偶接線端子孔17-熱電偶固定臺孔18-第一壓力傳感器固定孔19-熱電偶固定座孔20-熱電偶數據線過孔21-熱電偶過孔22-第二壓力傳感器固定孔
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0024]實施例一
[0025]如圖1所示，按照發明中的一種實施例提供一種壓鑄實時監測裝置，
[0026]首先其基本組成部分由閥芯2，閥套I，閥座5組成，閥套I通過法蘭邊的螺絲過孔固定在模具上，閥芯2的外壁與閥套I內壁配合，閥芯2前端作為模具型腔成型面，其中閥座5的結構如圖4所示，閥座5為一凹腔結構，凹腔內側與閥芯2外壁配合，可以支撐閥芯2，同時可以保證閥芯2能自由前后滑動，閥座5后端通過一在整個監測方向軸向方向上呈臺階狀的孔相通，臺階孔用于放置和固定第二壓力傳感器22，當閥芯2受到來自于金屬液的壓力時，閥芯后退作用到第二壓力傳感器22上，從而可得到金屬液的壓力。
[0027]按照上述的設置方式，能夠實時地監測金屬液的壓力，從而為壓鑄過程的加工提供真實有效地檢測數據。
[0028]實施例二
[0029]如圖1所示，首先其基本組成部分由閥芯2，閥套I，閥座5組成，閥套I通過法蘭邊的螺絲過孔固定在模具上，閥芯2的外壁與閥套I內壁配合，閥芯2前端作為模具型腔成型面，其中在以閥芯2的軸線為中心線的情況下，對稱開設有兩個氣體排溢孔3，氣體排溢孔3前端成喇叭形擴張結構，用于放置過濾器8，防止鋁液進入氣體排溢孔3，后端有向上的與外界貫通的第一壓力傳感器固定孔18。氣體排溢孔3與模具型腔直接相通，氣體排溢孔末端裝有第一壓力傳感器4，根據連通室原理，排溢孔內氣孔壓力等于型腔氣體壓力，第一壓力傳感器4測得的壓力即為型腔氣體背壓。
[0030]實施例三
[0031 ]為了更好地將上述的測量方式與溫度測量更好地結合起來，在該實施例中，除了實施例一與實施例二中所采用的技術手段之外，同時還增加了溫度測量的手段，在閥芯2的軸心處設置有