устройство для контроля положения и конфигурации фронта потока металла в литейной форме

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ И КОНФИГУРАЦИИ ФРОНТА ПОТОКА МЕТАЛЛА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ, содержащее датчики сопротивления, соединенные с источником питания, регистрирующий прибор, причем датчики сопротивления выполнены в виде высокоомных проводников, отличающееся тем, что, с целью повышения объемной информации о фронте потока металла и повышения точности контроля, оно содержит сбалансированные мосты сопротивления, подсоединенные к аналоговому коммутатору, который выходом соединен в последовательную цепь с масштабирующим усилителем, АЦП и ЭВМ, причем датчики сопротивления включены в плечи мостов и расположены в полости формы вертикально на всю ее высоту, выходы ЭВМ соединены с коммутатором и регистрирующим прибором, а регистрирующий прибор выполнен в виде графопостроителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики расположены в полости формы равномерно с шагом 1/6 - 1/2 толщины отливки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для определения положения и конфигурации потока металла в полости литейной формы при исследовании литейных процессов и освоении литейной технологии.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - расположение датчиков в полости формы.

Устройство содержит литейную форму 1, в которой на всю ее высоту установлены датчики 2, включенные в плечи сбалансированных мостов 3. Все сбалансированные мосты 3 имеют выход на аналоговый коммутатор 4, соединенный в последовательную цепь с масштабирующим усилителем 5, АЦП 6 и ЭВМ 7, к которому подключен графопостроитель 8.

Датчики представляют собой высокоомные проводники, например вольфрамовые, диаметром 0,1-1,0 мм (проводники менее 0,1 мм использовать нецелесообразно, так как они будут расплавляться до окончания фиксации положения фронта потока металла измеряемым устройством, а при использовании проводников более 1,0 мм будет искажаться полученная информация из-за дополнительного сопротивления движущемуся потоку металла).

Датчики устанавливают в форме вертикально на всю ее высоту, с шагом 1/6-1/2 толщины стенки отливки с целью получения объемной информации о фронте потока металла. Это обусловлено еще и тем, что если шаг будет более 1/2 толщины стенки отливки, то в полости формы фиксируют только две точки, что недостаточно для построения, так как для определения характера кривой требуется как минимум три точки. Если шаг менее 1/6 толщины, происходит увеличение сопротивления движущемуся потоку металла и возрастание тепловых потерь за счет охлаждения расплава.

Включение датчиков в плечи сбалансированных мостов значительно увеличивает чувствительность и точность результатов измерения. Использование аналогового коммутатора обеспечивает параллельное подключение всех датчиков в цепь измерения, а масштабирующий усилитель дает возможность получать сигнал достаточной величины для его дальнейшего преобразования.

Применение аналогового цифрового преобразователя обеспечивает получение сигнала, пропорционального изменению сопротивления датчика, в виде шестнадцатиричного кода для использования в ЭВМ.

Для сбора, обработки и хранения информации, контроля за происходящими процессами и вывода результатов на периферийные устройства предусмотрена ЭВМ. Подключение графопостроителя обеспечивает получение результатов контроля положения и конфигурации фронта потока металла в виде листинга для наглядности и документирования.

Устройство работает следующим образом. В литейную форму 1 устанавливают датчики 2, концы которых с помощью шаблона выводят через теплоизоляционный материал, например асбоцементную плиту, и закрепляют в колодке. Каждый датчик 2 через колодку включают в плечо сбалансированного моста. Запитывают сбалансированные мосты 3 напряжением, необходимым для получения отчетливого сигнала, например 24-60В, включают масштабирующий усилитель 5, АЦП 6 и ЭВМ 7. Затем литейную форму 1 заполняют расплавленным металлом. Сигнал разбаланса мостов, полученный в результате изменения сопротивления датчиков 2, подают на аналоговый коммутатор 4, усиливают масштабирующим усилителем 5, после чего он поступает на вход АЦП 6 для преобразования в цифровой вид. Преобразованный сигнал ЭВМ 7 считывает в реальном масштабе времени, контролирует и накапливает в оперативном запоминающем устройстве для дальнейшей обработки и вывода на графопостроитель 8 в виде непрерывных функций, представляющих собой натурное изображение поверхности фронта в каждый момент времени. После заполнения литейной формы расплавленным металлом отключают сбалансированные мосты 3 от датчиков 2, выключают усилитель 5, АЦП 6 записывают полученную информацию на гибкий (жесткий) магнитный диск, проводят расчет скорости заполнения и получают листинг на графопостроителе 8 натурного изображения поверхности фронта потока металла для заданного временного интервала.

Погрешность измерения линейных размеров при использовании различных способов контроля положения и конфигурации потока металла в форме для отливки массой 15 кг, толщиной стенки h = 0,1 м, из сплава ВЧ-45 сведена в таблицу. Так при изменении шага между датчиками от 1/2 до 1/6 толщины стенки отливки погрешность измерения находилась в диапазоне 0,20-0,081, а при использовании известного устройства погрешность составляет 1,0%.

Благодаря получению объемной информации о фронте потока и более высокой точности контроля (в два раза) его положения достигается эффективный выбор оптимальных технологических параметров при заливке металла в форму.