鑄型的溫度控制方法
2023-09-23 17:09:10 3
專利名稱：鑄型的溫度控制方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄型的溫度控制方法在鑄造過程中，熔液澆注到鑄型中並在鑄型中疑固，為了提高產品的質量，控制鑄型的溫度是非常重要的。如果鑄型的溫度很低，可能引起諸如溶液澆不足等鑄造缺陷。
將從開始澆注到取出鑄件的時間作為一個周期，圖8為表示鑄型溫度在一個周期內變動的特徵曲線S，其特徵是在一個周期內鑄型的溫度變化非常大。更具體地說，即使鑄型在開始澆注時處於低溫狀態，鑄型溫度也在短時間內迅速升高。在澆注完成後鑄型溫度立刻達到它的峰值，然後持續下降，直到另一個澆注過程開始。為了縮短鑄造周期，鑄型也被強制性水冷，在澆注過程完成後，鑄型的溫度急劇下降，使得鑄型的溫度變化幅度在一個周期內非常大。
鑄型溫度用溫度傳感器(例如熱電偶)進行檢測，但是溫度傳感器只檢測到位於鑄型型腔表面附近的一個點的溫度，這樣在進行澆注過程時溫度傳感器有可能檢測到鑄型溫度表觀地升高。因此，儘管鑄型整體的溫度基本上還沒有升高，但是因為鑄型溫度表觀地升高，控制電路也關閉了加熱器。由此容易引起諸如溶液澆不足等鑄造缺陷。
在日本特開平1-23707號公報中公開了一種根據鑄型的溫度是在容許的範圍還是比容許的下限值更低而使用不同的方法來控制為鑄型加熱的加熱器並同時用控制冷卻劑來控制鑄型的溫度的方法。根據這種方法，如果鑄型溫度比容許溫度範圍的下限值還低，鑄型的溫度被迅速提高到下限值以避免鑄造缺陷和延長周期時間。
另外，由於某種原因中止鑄造作業時，為了預防鑄型的溫度大幅度下降，一般使用備用加熱器加熱鑄型。在這種情況下控制輸出的方法，一般是電加熱器的ON-OFF控制或者是PID控制。
在上述現有的技術(公開在日本特開平1-287070號)中，澆注過程不容許在寬的溫度範圍內進行。如果一直等到鑄型的溫度升到容許的下限值時再進行鑄造過程，鑄造周期將延長。但是如果為了防止鑄造周期延長而增寬容許的溫度範圍的話，在容許的溫度範圍內的下限值附近很容易發生熔液的澆不足等鑄造缺陷。
在使用備用電加熱器時，即使將加熱器的設定溫度設定在澆注過程開始時鑄型的理想溫度，在進行ON-OFF控制時，鑄型溫度和設定溫度相比也有大的波動。和用ON-OFF控制相比，用PID控制能降低以設定溫度為基的鑄型溫度的波動幅度。然而，即使是PID控制，如果在設定溫度或者在設定溫度以下開始澆注，雖然在澆注開始前電加熱器一直維持熱輸出狀態，但是由於在澆注過程開始後鑄型溫度立刻急劇地升高，溫度傳感器將檢測到鑄型溫度表觀地升高，因此，儘管鑄型整體還沒有充分地被加熱，供給加熱器的電能在十分短的時間內就被關閉。這樣，如果澆注過程在鑄型溫度低於設定溫度而高於某個確定值時進行的話，大量的熱量將從熔液中逸出。由此容易引起諸如熔液澆不足，堰狀鑄型堵塞等鑄造缺陷。
為了克服上述缺點，本發明的目的是提供一種控制鑄型溫度的方法，即使是在澆注開始時鑄型溫度低於根據鑄型溫度的測量信號來控制鑄型溫度的溫度的情況下，該方法也有利於開始澆注過程。
本發明是一種在鑄造過程中由控制給裝在鑄型上的加熱器所提供電能的量來控制鑄型溫度的方法。該方法具有以下特徵。首先，如果鑄型溫度在澆注開始時高於預定的溫度，則鑄型溫度根據鑄型溫度的測量信號來控制。第二，如果鑄型溫度低於預定的溫度和高於被設定為低於預定溫度的某個溫度時，鑄型將因強制供應電能給加熱器而被強制加熱。最後，如果鑄型的溫度低於警戒溫度時，就不進行澆注過程，警戒溫度被設定為低於預定溫度。
當鑄型溫度很低時，鑄型將被強制加熱。因此，即使鑄型的溫度低於根據測試鑄型溫度的信號來控制鑄型溫度的下限值，澆注也能開始。即，加寬了進行澆注的容許溫度範圍。
當鑄型溫度變低時，給加熱器的強制輸出增加以增強對鑄型的強制加熱量。這樣，鑄型溫度能被更精確的控制，進一步減少了發生鑄造缺陷的可能性。
以下是附圖的說明。
圖1為表示臨界值，鑄型溫度條件和加熱形式之間的關係表。
圖2為表示臨界值和強制加熱的量之間關係的應用例的圖表。
圖3為表示低壓鑄造機運行的流程4為表示加熱器加熱控制的流程5為表示加熱器加熱控制的流程6為表示PID控制加熱器的流程7為表示根據應用例運行的低壓鑄造過程的系統截面示意8為表示鑄型溫度波動的示意圖。
下面參照
本發明的最佳實施例。
根據本發明控制鑄型溫度的方法，在第一比較溫度和警戒溫度之間設定了多個溫度範圍，這樣加熱器的強制加熱量能隨溫度範圍向低溫側移動時增加。也即，鑄型的溫度越低，給鑄型的強制加熱量越大。強制加熱量是強制輸出給加熱器的。因此，本發明有利於鑄型溫度精確控制，而且可能大大減少發生鑄造缺陷的可能性。
作為本發明的鑄型，可以使用熟知的低壓鑄型，壓鑄型，高壓鑄型，金屬型鑄型等等。不僅諸如鋁合金之類的輕質合金的熔液能被澆注到本發明的鑄型中，鐵材料的熔液也可以。
加熱器必須能至少加熱鑄型的一部分。為了進行加熱過程，加熱器被設計成感應加熱或者放熱法加熱的形式。但是，根據情況，也可以使用從燃燒器發出的燃燒火焰進行加熱。
感應線圈，放熱絲(筒形加熱器，繞線加熱器)等能被作為加熱器使用。雖然感應線圈一般用高頻線圈，但是也可以使用中頻線圈或低頻線圈。
加熱器設計成可以對鑄型進行整體加熱或局部加熱。在後一種情況下，如後面的應用例中解釋的一樣，加熱器能設計成加熱作為入口通道將熔液導入型腔的堰狀鑄型部分。感應加熱有利於迅速加熱鑄型的某一部分。另外，和燃燒系統相比，感應加熱可以有效的抑制燃燒氣體。
下面說明本發明的實施例。本實施例用於在低壓下澆注鋁合金時鑄型的溫度控制。
首要的，根據控制鑄型溫度的方法，一般使用PID控制加熱鑄型。但是，當鑄型不能由PID控制給予充分加熱時，也即，當開始澆注時鑄型的溫度很低時，就停止PID控制，使用鑄型溫度作為參數進行鑄型的強制加熱過程。PID控制設計成兼有比例操作，微分操作和積分操作。
圖1的左側項表示了上述鑄型溫度控制的各個臨界值。如圖1左側項所示，溫度從高溫側向低溫側移動時，依次規定了用加熱器加熱鑄型的設定溫度，比較溫度1，比較溫度2，比較溫度3，比較溫度4和警戒溫度。比較溫度1相當於本發明的第一比較溫度。比較溫度2到4相當於本發明的第二比較溫度。
上述的設定溫度是考慮了鑄型的目標溫度而設置的。例如，設定溫度能被設置在400℃到700℃之間的預定溫度。但是，設定溫度並不一定要受該溫度範圍的限制。
警戒溫度規定為在溫度太低時發出警告的溫度。例如，警戒溫度可以被設置在比上述設定溫度低80℃到150℃(100℃)的溫度。但是，警戒溫度並不一定要受該溫度範圍的限制。比較溫度1到4適當的設置在設定溫度和警戒溫度之間。
在本實施例中，輸出到加熱器的電能一般進行PID控制，使鑄型保持在設定溫度。因此，在澆注開始時，如果鑄型溫度高於比較溫度1，將根據PID控制來控制加熱器的加熱。如果鑄型溫度高於設定溫度，加熱器將根據PID控制信號被關閉。
因此，根據本發明，如果憑經驗判斷出即使鑄型的溫度等於或者低於設定溫度，進行鑄造過程原則上也不會引起如鑄造缺陷等問題時，加熱器將由PID控制加熱。也即，如果鑄型溫度超過了比較溫度1，鑄型溫度被判斷為在進行澆注過程的容許溫度範圍內。
另一方面，根據本發明，容許溫度範圍代表了這樣一個溫度範圍即使鑄型的溫度等於或者低於設定溫度，進行鑄造過程原則上也不會引起如鑄造缺陷等問題。
在本實施例中，如果開始澆注時鑄型溫度低於容許的溫度範圍，電能根據預定的強制加熱方式被強制性地輸出到加熱器，鑄型被強制加熱。結果，鑄型溫度近似於當鑄造周期性連續進行時的溫度分布，使得鑄造缺陷可以減少或者消除。
比較用溫度傳感器測出的鑄型溫度和由加熱鑄型達到的設定溫度。如圖1所示，如果測出的鑄型溫度高於設定溫度，加熱器將由PID根據鑄型測量信號來控制。在PID控制過程中，沒有限定加熱的時間。也如圖1所示，如果鑄型溫度高於比較溫度1但是等於或低於設定溫度，加熱器將和上述同樣的方式由PID根據鑄型測量信號來控制。
如圖1所示，如果測出的鑄型溫度高於比較溫度2但是等於或低於比較溫度1，將對加熱器進行強制加熱過程P1，強制加熱過程P1提供的熱容量比PID控制大。每進行一次澆注過程時進行一次強制加熱過程P1。強制加熱過程P1有加熱時間T1，以及有直到強制加熱過程P1被進行為止的延遲時間D1。
再看圖1，如果測出的鑄型溫度高於比較溫度3但是等於或低於比較溫度2，就對加熱器進行強制加熱過程P2。每進行一次澆注過程時進行一次強制加熱過程P2。強制加熱過程P2有加熱時間T2，及有直到強制加熱過程P2被進行為止的延遲時間D2。
如果測出的鑄型溫度高於比較溫度4但是等於或低於比較溫度3，就對加熱器進行強制加熱過程P3。每進行一次澆注過程時進行一次強制加熱過程P3。強制加熱過程P3有加熱時間T3，及有直到強制加熱過程P3被進行為止的延遲時間D3。
進一步看圖1，如果測出的鑄型溫度高於警戒溫度但是等於或低於比較溫度4，就對加熱器進行強制加熱過程P4。每進行一次澆注過程時進行一次強制加熱過程P4。強制加熱過程P4有加熱時間T4，及有直到強制加熱過程P4被進行為止的延遲時間D4。
從圖1也可知，如果測出的鑄型溫度等於或低於警戒溫度，鑄型被判斷為溫度太低導致不能進行鑄造過程。因此，電能停止對加熱器的輸出，同時警戒信號和不能鑄造信號輸出以中止澆注過程。
從強制加熱過程P1得到的強制輸出，也即，強制加熱過程P1的強制加熱的熱容量，大於PID控制的加熱容量。
從圖1(1)可知，對於強制輸出，即強制加熱過程P1到P4的強制加熱的熱容量在本實施例中有下列關係P1≤P2≤P3≤P4。
由於上述強制加熱過程P1到P4的加熱的熱容量，鑄型被加熱到設定溫度或者近似於設定溫度。
如圖1(2)所示，對於強制加熱過程P1到P4的各自的加熱時間T1到T4，在本實施例中有下列關係T1≤T2≤T3≤T4另外，實際延遲時間D1到D4在本實施例中有下列關係D1≥D2≥D3≥D4。
該實際延遲時間D1到D4指從預定的參考時刻開始(如澆注開始的時刻或者到某個溫度的時刻)，到各自的強制加熱過程P1到P4開始時結束的時間。根據鑄型的類型，澆注熔液的量等適當地選擇延遲時間D4。例如，延遲時間D4能被設置為等於或大於0秒。
圖2表示了一例在上述強制加熱過程中傳輸到鑄型的熱量和各自比較溫度之間關係的特徵曲線X。從圖2可知，以強制加熱過程P1到P4的強制熱容量隨鑄型溫度變低時增加為好。
圖3是本實施例在低壓鑄造過程中操作的基本步驟流程圖。本實施例使用了一次啟動型的低壓鑄造機。由操作者操作低壓鑄造機的啟動開關，鑄型被關閉，進行澆注。在步驟S1，判斷低壓鑄造機的啟動開關是否打開。如果啟動開關打開了，首先進行步驟S3，在步驟S3鑄型被關閉，然後到步驟S5，在步驟S5給熔液池中的鋁熔液表面加氣體壓力，開始澆注。接著，型腔被熔液充滿。
在步驟S7，熔液池排氣，這樣在型腔外的剩餘熔液又回到熔液池中。在步驟S9，打開鑄型，在步驟S11，取出鑄件。然後回到步驟S1。如果在步驟S1啟動開關被打開，就重複上述過程。如果在步驟S1啟動開關沒有打開，就到步驟S13，在步驟S13進行停止鑄造的停止過程。
圖4和5表示了由CPU(中央處理器)執行的加熱控制程序流程圖，CPU設在控制電路內，控制供給加熱器加熱鑄型的電能的量。參看圖4，在步驟S102寄存器等被初始化。在步驟S104，在PID控制期間的加熱器的設定溫度和強制加熱過程P1到P4的各種條件被設定。在步驟S106，判斷啟動加熱鑄型的加熱器的開關是否打開。如果在步驟S106結果是[否]，就進行到步驟S108，在步驟S108給加熱器的輸出被切斷，再到步驟S110，在步驟S110執行停止過程。然後執行終止。
如果在步驟S106結果是[是]，則執行步驟S118，在步驟S118鑄型測量部位的溫度被檢測。進行到步驟S120，在步驟S120加熱器由PID根據鑄型溫度的測量信號控制。接著，供給加熱器電能的量被PID控制，使得鑄型保持在設定溫度。在步驟S122，判斷是否已經接受鑄型關閉信號，該信號也是開始澆注的觸發信號。
如果鑄型關閉信號已經被接受，運行到步驟S124，在步驟S124通過比較判斷鑄型溫度是否高於設定溫度。如果在步驟S124結果是[是]，鑄型溫度在適當的溫度範圍內或者至少接近它，這樣就不需要進行強制加熱過程。因此回到步驟S106，接著進行步驟S118和步驟S120，在這裡加熱器是進一步由PID根據鑄型溫度的測量信號來控制。
如果在步驟S124結果是[否]，鑄型溫度低於設定溫度。那麼進行到步驟S126，在步驟S126通過比較判斷鑄型的溫度是否高於比較溫度1。如果在步驟S126結果是[是]，就回到步驟S106然後進行步驟S118和步驟S120，在步驟S118和步驟S120加熱器將進一步由PID根據鑄型溫度的測量信號控制。
另一方面，比較溫度1是判斷由PID控制的加熱器的加熱過程是否應該繼續的臨界值。因此比較溫度1是預定溫度範圍的下限值，在該溫度範圍內由PID控制的加熱過程能繼續進行。
如果在步驟S126結果是[否]，進行到步驟S130，在步驟S130通過比較判斷鑄型溫度是否高於比較溫度2，比較溫度2低於比較溫度1。如果在步驟S130結果是[是]，加熱器由強制加熱過程P1控制，強制加熱過程P1比PID控制提供的熱容量大。
在這個階段，本實施例需要精確控制加熱器。因此，強制過程P1是計時控制的。也即，進行到步驟S132後等待接受在低壓鑄造時進行氣體加壓的加壓信號。也即，等待澆注熔液進入鑄型過程的開始。如果在步驟S132結果是[是]，在步驟S134延遲計時器開始計數。然後進行到步驟S136，在步驟S136判斷延遲計時器是否已經計數到時間D1。也即，從澆注開始後經過延遲時間D1開始強制加熱過程P1。因此，步驟S134和S136具有在延遲時間D1後進行強制加熱過程P1的強制加熱延遲功能。
如果延遲計時器已經計數到時間D1，則進行到步驟S138，在步驟S138開始強制加熱過程P1。然後到步驟S140，為了結束加熱，加熱計時器開始計數。在步驟S142，判斷加熱計時器是否已經計時到時間T1。如果加熱計時器已經計時到時間T1，就斷定鑄型溫度已經到達適當的溫度範圍內。因此，強制加熱過程P1在步驟S144結束，回到步驟S106。
如果在步驟S130結果是[否]，鑄型溫度遠低於設定溫度。就進行到步驟S160，在步驟S160通過比較判斷鑄型的溫度是否高於比較溫度3，比較溫度3低於比較溫度2。如果在步驟S160結果是[是]，加熱器將受強制加熱過程P2控制，強制加熱過程P2比強制加熱過程P1提供的熱容量大。因為本實施例需要精確地加熱控制，所以強制過程P2如上所述是計時控制的。也即，進行到步驟S162後等待接受在低壓鑄造時進行氣體加壓的加壓信號。也即，等待澆注過程的開始。然後在步驟S164，延遲計時器開始計數。然後到步驟S166，在步驟S166判斷延遲計時器是否已經計數到時間D2。也即，從澆注過程開始經過延遲時間D2後開始進行強制加熱過程P2。
如果延遲時間已經計數到時間D2，則到步驟S168，在步驟S168開始強制加熱過程P2。因此，步驟S164和S166具有在延遲時間D2後進行強制加熱過程P2的強制加熱延遲功能。
然後到步驟S170，由加熱計時器開始計數。在步驟S170，判斷加熱計時器是否已經計時到時間T2，如果加熱計時器已經計時到時間T2，就斷定鑄型溫度已經到達適當的溫度範圍內。因此，強制加熱過程P2在步驟S174結束，回到步驟S106。
如果在步驟S160結果是[否]，鑄型溫度遠低於設定溫度。就進行到步驟S182，在步驟S182通過比較判斷鑄型的溫度是否高於比較溫度4，比較溫度4低於比較溫度3。如果在步驟S182結果是[是]，加熱器將由強制加熱過程P3控制，強制加熱過程P3比強制加熱過程P2提供的熱容量大。因為本實施例需要精確地加熱控制，所以強制加熱過程P3是計時控制的。也即如上所述，運行到步驟S182後，等待接受在低壓鑄造時進行氣體加壓的加壓信號。也即，等待澆注過程的開始。然後，如果在步驟S186延遲計時器已經計數到時間D3，則進行到步驟S188，在步驟S188開始進行強制加熱過程P3。也即，從澆注過程開始經過延遲時間D3後開始進行強制加熱過程P3。因此，步驟S184和S186具有在延遲時間D3後進行強制加熱過程P3的強制加熱延遲功能。然後到步驟S190，由加熱計時器開始計數。在步驟S192，判斷加熱計時器是否已經計時到時間T3，如果加熱計時器已經計時到時間T3，就斷定鑄型溫度已經到達適當的溫度範圍內。因此，強制加熱過程P3在步驟S194結束，回到步驟S106。
如果在步驟S180結果是[否]，鑄型溫度比較低。就進行到步驟S200，在步驟S200通過比較判斷鑄型的溫度是否高於警戒溫度，警戒溫度低於比較溫度4。如果在步驟S200結果是[是]，加熱器將由強制加熱過程P4控制，強制加熱過程P4比強制加熱過程P3提供的熱容量大。因為本實施例需要精確地加熱控制，所以強制加熱過程P4是時控的。也即如上所述，運行到步驟S202後，等待接受在低壓鑄造時進行氣體加壓的加壓信號。也即，等待澆注過程的開始。然後在步驟S204，延遲計時器開始計數。再到步驟S206，在步驟S206判斷延遲計時器是否已經計數到時間D4。如果延遲計時器已經計數到時間D4，進行步驟S208，在步驟S208開始強制加熱過程P4。也即，從澆注過程開始經過延遲時間D4後開始進行強制加熱過程P4。因此，步驟S204和S206具有在延遲時間D4後進行強制加熱過程P4的強制加熱延遲功能。然後到步驟S210，由加熱計時器開始計數。在步驟S212，判斷加熱計時器是否已經計時到時間T4，如果加熱計時器已經計時到時間T4，就斷定鑄型溫度已經到達適當的溫度範圍內。因此，強制加熱過程P4在步驟S214結束，回到步驟S106。
如果在步驟S200結果是[否]，那麼鑄型溫度就太低，導致不能進行鑄造過程。因此，可能發生了一些異常。因此到步驟S220，在步驟S220輸出警戒信號。然後到步驟S222，不能進行澆注的不能鑄造信號輸出到低壓鑄造機，在步驟S224，對加熱器的輸出被切斷。進一步到步驟S226，在步驟S226等待異常的消除和再設定狀態的恢復，消除了異常後，返回到步驟S106。
這裡注意軟體計時器或IC計時器能組成上述的延遲計時器和加熱計時器。
圖6表示了由PID控制加熱器的(在步驟S120)的一個子程序的流程圖。在步驟S300，判斷根據鑄型溫度測量信號獲得的當前鑄型溫度是否低於預定溫度(=加熱器的設定溫度)。如果在步驟S300結果是[否]，則不需要用加熱器加熱鑄型。因此到步驟S380，在步驟S380，加熱器被關閉。如果在步驟S300結果是[是]，則鑄型需要用加熱器加熱。因此到步驟S310，在步驟S310當前鑄型溫度和設定溫度之間的偏差ε被獲得(偏差ε=設定溫度-當前鑄型溫度)。在步驟S320，最後的偏差被加到原先偏差的累積總和中，這樣得到了偏差累計值(∫εdt)。在步驟S330，獲得當前偏差和前一次偏差之間的差值(dε/dt)。在步驟S340，根據上述偏差獲得相當於供給加熱器電能的操作量。在步驟S350，操作量輸出到加熱器驅動電路，這樣加熱器將鑄型加熱到適當的溫度範圍。
操作量從下列式(1)獲得操作量=[kp×ε]+[ki×(∫εdt)]+kd×(dε/dt)](1)這裡kp是比例操作的常數，ki是積分操作常數，kd是微分操作常數。在PID控制時，偏差ε越大，[kp×ε]越大。結果，比例操作的量也增加。另外，積分操作使得消除剩餘偏差變得很容易。在鑄型溫度突然波動的請況時，(dε/dt)值將增加。因此，微分操作量將增加。
另一實施例在上述實施例中，延遲時間D1到D4被設定為預定值。但是也可以根據鑄造方式，要澆注的熔液量，產品類型等將延遲時間D1到D4設定為0秒。
進一步，在上述實施例中，將低於設定溫度的溫度範圍內劃分為四級。也即，比較溫度1到4被設置在低於設定溫度的溫度範圍內。但是，根據使用條件，也可以將低於設定溫度的溫度範圍劃分為多個等級(五，六，七或者更多)。
在上述實施例中，比較溫度被預先規定為4個。加熱器的熱輸出值，加熱時間T1到T4，延時時間D1到D4等被分別在強制加熱過程P1到P4中給定，這些加熱過程分別對應上述各個比較溫度。但是，加熱器的加熱輸出值，加熱時間T1到T4，延遲時間D1到D4等也可以分別定義為以在各自的比較溫度和警戒溫度之間變化的鑄型溫度為變量的函數。例如，在強制加熱過程P1中供應加熱器的電能可以定義為函數f1(鑄型溫度)。另外，延遲時間D1可以定義為函數f2(鑄型溫度)，以及加熱時間T2可以定義為函數f3(鑄型溫度)。
應用例圖7表明了低壓鑄造過程的應用例，這是一個容許進行上述控制的典型鑄造過程。參看圖7，浸入管12的下部浸入到裝在熔液池11內的鋁型熔液W中，溶液池11具有密閉的空腔10。浸入管12縱向地伸長，由耐火材料製造。低壓鑄造過程的鑄型13被設置在基面11s上，11s位於熔液池11的上方。
鑄型13是用鋼或者是耐熱鋼類型的鐵材做成。鑄型13由上鑄型13a，中鑄型13b，下鑄型13c和管式堰狀鑄型13f組成。上鑄型13a，中鑄型13b和下鑄型13c確定了型腔13d，堰狀鑄型13f確定了堰狀通道13e，該通道通到型腔13d。堰狀鑄型13f是用鋼或者是耐熱鋼類型的鐵材做成，這些材料有能感應加熱所規定的相對導磁率。
在上述低壓鑄造過程中，作為熔液入口的堰狀鑄型13f的溫度對產品的質量有很大影響。因此，溫度傳感器19(例如熱電偶)作為溫度測量的手段被放置在堰狀鑄型13f的附近。由溫度傳感器19檢測的在堰狀鑄型13f附近的溫度測量信號經過信號線19c和接口24被輸入到控制電路22。
多個環狀冷卻劑通路13h在鑄型13c下部基本同心地構成。用做加熱器的感應線圈20以圍繞堰狀鑄型13f外表面的方式相對堰狀鑄型13f基本同心地配置。感應線圈20和線圈驅動電路21及控制線圈驅動電路21的控制電路22連接。
當一個預定頻率(例如10到40kHz)的交流電流流向感應線圈20時，就會產生一個交變磁場。因此，感應電流流過由鋼類材料做成的管式堰狀鑄型13f。結果，堰狀鑄型13f被感應加熱。通過使用感應加熱，就可能集中迅速地加熱進入形成型腔13d的入口通道的堰狀鑄型13f。因此，感應加熱有利於避免熔液澆不足，堰狀鑄型的堵塞等。
在該例中，受到感應加熱的堰狀鑄型13f溫度一般設定為低於製成堰狀鑄型13f的鋼類材料的磁性居裡溫度。如果堰狀鑄型13f的溫度超過了磁性居裡溫度，製成堰狀鑄型13f的鋼類材料的相對導磁率將急劇變化。結果，鑄型溫度控制的特徵可能會改變。
氣體供應裝置30根據壓力信號被驅動。氣體供應裝置30通過通道30p供應氣體(如空氣，氬氣等)到密閉的空腔10中，導致在密閉空腔10中壓力升高，該壓力則作用在熔液池11中的熔液W的液面W1上。因此，在熔液池11中的熔液W通過浸入管12慢慢地上升。然後熔液W通過內套管12x和在內套管12x的上方的堰狀通道13e上升。這樣，熔液W澆注到鑄型13的型腔13d中。在這種類型的低壓鑄造中，雖然根據產品的類型有一些小差異，但是每個澆注時間一般是10到60秒，尤其是15到25秒。
在本例中，一般當熔液通過堰狀鑄型13f和浸入管12時，將進行強制加熱堰狀鑄型13f的過程。
在本例中，通過作為加熱器使用的感應線圈20的高頻電流在強制加熱過程P1,P2,P3,P4中分別具有f1,f2,f3,f4的頻率。在這些頻率之間有如下關係f1≤f2≤f3≤f4。
堰狀鑄型13f的溫度越低，因為流向感應線圈20的高頻電流的頻率越高，所以堰狀鑄型13f的堰狀通道13e的表面越能被集中地感應加熱。因此本例有利於集中迅速地加熱與流向堰狀通道13e的熔液有直接關係的堰狀鑄型13f。因此，本例有助於減少鑄造缺陷例如熔液澆不足等。
在上述實施例中，堰狀鑄型13f由將電能供給作為加熱器的感應線圈20受到感應加熱。在這種情況下，上鑄型13a，中鑄型13b和下鑄型13c並沒有加熱器。但是根據不同的需要，可以給上鑄型13a，中鑄型13b和下鑄型13c其中的至少一個安上加熱器，進行和上述圖1到圖6基本相同的加熱控制。
還有，PID控制能被換成P控制以進行比例操作或者PI控制以進行比例和積分操作。
權利要求
1．一種在鑄造過程中通過控制給裝在鑄型上的加熱器所提供的電能的量進行控制的鑄型的溫度控制方法，其特徵在於，如果在澆注開始時鑄型溫度高於第一比較溫度，則根據鑄型溫度的測量信號控制鑄型溫度，如果鑄型溫度低於第一比較溫度而高於被設定為低於第一比較溫度的第二比較溫度，則通過強制給加熱器提供電能對鑄型進行強制加熱過程，如果鑄型溫度低於被設定為低於第二比較溫度的警戒溫度，則輸出不能澆注的信號。
2．根據權利要求1所述的鑄型的溫度控制方法，其特徵在於將第一比較溫度和警戒溫度之間分成了多個溫度區域，鑄型溫度朝低溫區域移動時，將增加加熱器的強制加熱的量。
3．根據權利要求1或2所述的鑄型的溫度控制方法，其特徵在於一旦在澆注過程中當鑄型溫度低於第一比較溫度時，則進行鑄型的強制加熱過程。
4．根據權利要求1或2所述的鑄型的溫度控制方法，其特徵在於在通過給熔液的液面加壓使熔液低速地通過縱向延伸並且下端浸入在熔液中的浸入管升高而被澆注到型腔的低壓鑄造過程中，當熔液通過浸入管時，進行鑄型的強制加熱過程。
全文摘要
一種鑄型的溫度控制方法，即使鑄型在開始澆注時處於低溫狀態，通過控制給裝在鑄型上的加熱器所供給的電能量，也能適當調節鑄型溫度。如鑄型溫度在澆注開始時高於第一比較溫度，鑄型的溫度控制根據鑄型溫度的測量信號來進行。如鑄型溫度低於第一比較溫度而高於被設定為低於第一比較溫度的第二比較溫度，鑄型通過強制給加熱器提供電能進行強制加熱。如鑄型溫度低於被設定為低於第二比較溫度的警戒溫度，則輸出不能澆注信號。
文檔編號B22D27/04GK1227147SQ9811174
公開日1999年9月1日 申請日期1998年12月24日 優先權日1998年1月30日
發明者安福勝, 向山東洋治 申請人:豐田自動車株式會社, 愛新電氣株式會社