Управление дозированием расплава
Рассмотрены и проанализированы существующие методы дозирования металлических расплавов в устройствах заливки литейных форм, в том числе на автоматизированных комплексах литья под давлением. Определены преимущества и недостатки различных типов дозаторов. Предложен комбинированный метод дозирования ра...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2017
|
| Назва видання: | Металл и литье Украины |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163134 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Управление дозированием расплава / В.С. Богушевский, О.А. Антоневич // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 18-21. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-163134 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1631342020-01-25T01:26:21Z Управление дозированием расплава Богушевский, В.С. Антоневич, О.А. Рассмотрены и проанализированы существующие методы дозирования металлических расплавов в устройствах заливки литейных форм, в том числе на автоматизированных комплексах литья под давлением. Определены преимущества и недостатки различных типов дозаторов. Предложен комбинированный метод дозирования расплава и описано оборудование и технологию, которые обеспечивают более точное измерение дозы металла, и улучшают технико-экономические показатели процесса. Розглянуто та проаналізовано існуючі методи дозування металевих розплавів в пристроях заливання ливарних форм, зокрема на автоматизованих комплексах лиття під тиском. Визначено переваги та недоліки різноманітних типів дозаторів. Запропоновано комбінований метод дозування розплаву та описано обладнання та технологію, які забезпечують більш точний вимір дози металу та покращують техніко-економічні показники процесу. Existing methods of dosing metal melts in mold pouring devices, including automated complexes of casting under pressure, are considered and analyzed. The advantages and disadvantages of different types of dosing devices are determined. A combined method of melt dosing is proposed and equipment and methods are described, as a result of which a more accurate measurement of the metal dose is achieved and the technical and economic parameters of the process are improved. 2017 Article Управление дозированием расплава / В.С. Богушевский, О.А. Антоневич // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 18-21. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163134 621.74.043.2 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рассмотрены и проанализированы существующие методы дозирования металлических расплавов в устройствах заливки литейных форм, в том числе на автоматизированных комплексах литья под давлением. Определены преимущества и недостатки различных типов дозаторов. Предложен комбинированный метод дозирования расплава и описано оборудование и технологию, которые обеспечивают более точное измерение дозы металла, и улучшают технико-экономические показатели процесса. |
| format |
Article |
| author |
Богушевский, В.С. Антоневич, О.А. |
| spellingShingle |
Богушевский, В.С. Антоневич, О.А. Управление дозированием расплава Металл и литье Украины |
| author_facet |
Богушевский, В.С. Антоневич, О.А. |
| author_sort |
Богушевский, В.С. |
| title |
Управление дозированием расплава |
| title_short |
Управление дозированием расплава |
| title_full |
Управление дозированием расплава |
| title_fullStr |
Управление дозированием расплава |
| title_full_unstemmed |
Управление дозированием расплава |
| title_sort |
управление дозированием расплава |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/163134 |
| citation_txt |
Управление дозированием расплава / В.С. Богушевский, О.А. Антоневич // Металл и литье Украины. — 2017. — № 2-3 (285-286). — С. 18-21. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT boguševskijvs upravleniedozirovaniemrasplava AT antonevičoa upravleniedozirovaniemrasplava |
| first_indexed |
2025-07-14T15:41:24Z |
| last_indexed |
2025-07-14T15:41:24Z |
| _version_ |
1837637498598064128 |
| fulltext |
18 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
Продолжительность налива порции металла, эк-
вивалентной свободному объему металопровода,
определяется таймером, который приводится в дей-
ствие датчиком наличия металла на выходе сливного
металопровода и останавливается датчиком наличия
металла на входе в пресс-камеру. Погрешности, свя-
занные с зависимостью расходов в начале и конце
слива металла от скорости увеличения давления,
устраняются при подаче металла магнитодинами-
ческим насосом (МДН), так как увеличение и умень-
шение расходов, соответственно, в начале и в конце
процесса, происходит практически мгновенно. Недо-
статком таких дозаторов является большой расход
энергии при дозировке.
Приведенные в статье исследования проводили
в Национальном техническом университете Украи-
ны «КПИ им. Игоря Сикорского» по теме «Система
управления машины литья под давлением на основе
нечеткой логики», Государственный регистрацион-
ный номер 0114U002566.
Постановка задачи. Целью исследований являет-
ся повышение точности контроля и дозирования рас-
плава путем рационального построения дозатора.
Результаты исследований. Авторами статьи
предложен комбинированный дозатор, сочетающий
преимущества пневматических и магнитодинамиче-
ских устройств [5]. Он оснащен системой управления
(рис. 1), которая функционирует следующим образом.
Напряжение от шины «Пуск» поступает на пере-
ключатель 26 регулятора 15 (внутренняя структура
приведена на рис. 2) и фаз напряжения 19 (внутрен-
няя структура приведена на рис. 4). Реле Р1 сраба-
тывает, подключая клемму д переключателя 18 мощ-
ности (внутренняя структура приведена на рис. 3)
к клемме ж, подавая максимальное напряжение на
поднятие металла электромагнитом 10. Переключа-
тель 26 подключает задатчик 24 к сумматору 27, к ко-
торому, кроме того, подключен измеритель 3 давле-
ния в трубопроводе 2 продувки. Величина давления,
установленная на задатчике 24, соответствует значе-
нию для слива металла. Так как измеренная величи-
на давления ниже заданной, нулевое напряжение со
знакового выхода сумматора 27 инвертируется в схе-
ме НИ 28 и поступает в схему И 29. Значение разни-
цы величин, определенное в сумматоре 27, поступает
В
ведение. Автоматизация заливки форм распла-
вом повышает качество отливок, снижает брак и
трудоемкость процесса, уменьшает массу пресс-
остатка. Ключевая проблема автоматической за-
ливки форм – дозирование расплава, а в некоторых
случаях и регулирование скорости заливки. В про-
мышленных масштабах используют различные спо-
собы и устройства дозирования расплава [1-4].
Подача расплава механическим способом произ-
водится роботизированным устройством в функции
объема дозы. При этом налив металла проводится
мерным ковшом. Глубина погружения мерного ковша
в металл, находящийся в плавильной печи, опреде-
ляется контактным датчиком по кругу: стержень из ту-
гоплавкого материала (например, титана) – металл.
При всей простоте реализации способ имеет недо-
статок, который определяется изменением глубины
погружения мерного ковша в металл, вследствие на-
мораживания металла на стержень и образования
настилов на ковше.
Известен целый ряд пневматических дозаторов.
Общий принцип их работы заключается в том, что
при подаче расплава под низким давлением сжато-
го воздуха или инертного газа, металл с герметичной
емкости выдавливается давлением газообразной
среды, вводимой через впускной клапан. Точность
дозирования зависит от возможности обеспечения
постоянного напора металла, так как в процессе на-
лива меняется уровень расплава.
В промышленности применяют также устройства
магнитодинамического дозирования расплава. В
этих устройствах гидродинамическое сопротивление
сливного канала контролируется по времени запол-
нения металлом его свободной части. Продолжи-
тельность заливки заданной порции металла опре-
деляется по формуле:
где τз, τв– продолжительность заливки соответствен-
но заданной порции металла и порции металла, эк-
вивалентной свободному объему металлопровода, с;
mз, mв– масса соответственно заданной порции ме-
талла и порции металла, эквивалентной свободному
объему сливного металлопровода, кг.
УДК 621.74.043.2
В. С. Богушевский, О. А. Антоневич
Национальный технический университет Украины «КПИ им. Игоря Сикорского», Киев
Управление дозированием расплава
Рассмотрены и проанализированы существующие методы дозирования металлических расплавов в устройствах
заливки литейных форм, в том числе на автоматизированных комплексах литья под давлением. Определены
преимущества и недостатки различных типов дозаторов. Предложен комбинированный метод дозирования
расплава и описано оборудование и технологию, которые обеспечивают более точное измерение дозы металла,
и улучшают технико-экономические показатели процесса.
Ключевые слова: литье под давлением, дозирование, расплав, автоматизация.
τз = mзτв / mв , (1)
19МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
в сумматор И 31, в котором сравнивается с допу-
стимым значением разницы поступающего с задат-
чика 32. При получении значения разницы, которое
определяется в сумматоре 31 в допуске на знаковом
выходе сумматора появляется нулевое напряжение,
что закрывает схемы И 29 и 30, а при выходе из до-
пуска – сигнал соответствует логической «1». Схема
И 29 срабатывает, подавая это напряжение через
схему И 21 на блок 22 ПАМЯТИ. Блок 22 ПАМЯТИ
срабатывает, включая впускной клапан 7, который
подает пневматическое давление в емкость 8 и бло-
кирует включение схемы И 16.
Уровень металла повышается. Одновременно
срабатывает схема И 12 по кругу: схема ИЛИ 14, ре-
ле 13 времени, подавая напряжение на катушку Е1
для увеличения напряжения на поднятие металла
электромагнитом 10. Положение переключателя ре-
версивного шагового поисковика не меняется, так как
он установлен в положение максимального напряже-
ния. Когда величина давления достигает значения,
установленного задатчиком 24, схема И 29 закрыва-
ется, и при дальнейшем повышении давления сраба-
тывает схема И 30, включая схему И 11. Схема И 11
срабатывает, подавая напряжение на катушку Е2 на
снижение напряжения на поднятие металла электро-
магнитом 10.
Катушка срабатывает, переводя переключатель
реверсивного пошагового искателя в положение 2,
уменьшая напряжение на электромагнит. В дальней-
шем цикл снижения напряжения продолжается. Для
предотвращения попадания регулятора в режим ав-
токолебаний два последовательных включения схем
И 12 и И 11 проводятся через промежутки времени,
превышающих постоянную времени канала. Проме-
жутки времени устанавливаются реле 13 времени.
При переводе переключателя реверсивного шагово-
го поисковика в положение 10 отключается контакт
В2, сбрасывая блок 22 ПАМЯТИ, который отключает
впускной клапан 7.
При вытекании расплава давление в трубопрово-
де продувки падает и регулятор 15 давления вклю-
чает впускной клапан 7. При достижении металлом
сливного металловода 4, срабатывает датчик 1 нали-
чия металла, включающий реле времени 23. Реле на-
строены на продолжительность, определяются дозой
металла. По окончании времени реле 23 срабатыва-
ет, подавая напряжение на реле Р2 переключателя
фаз 19 напряжения и переключателя 26. Реле Р2
срабатывает, отключает реле Р1, которое контактом
2Р1 подключает клемму е переключателя 18 мощно-
сти до клеммы ж, подавая максимальное напряже-
ние на опускание металла. Переключатель 26 под-
ключает задатчик 25 к сумматору 27. На задатчике 25
установлено значение давления, соответствующего
режиму хранения металла. Так как измеренная ве-
личина давления выше заданной, напряжение равно
Структурная схема комбинированного устройства
для дозирования расплава
Внутренняя структура регулятора давления в тру-
бопроводе продувки
Внутренняя структура переключателя мощности:
Е1, Е2 – магнитные катушки; В1, В2 – контакты, 1, 2, ... 9,
10 – положение пошагового искателя
Внутренняя структура переключателя фаз и режи-
ма работы: Р1, Р2 – реле; 1Р1, 1Р2, 2Р1 – контакты
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Рис. 4.
20 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
логической «1», с знакового выхода сумматора 27
поступает в схему И 30. Значение разницы величин,
определенное в сумматоре 27, поступает в сумматор
31, в котором сравнивается с допустимым значением
разницы поступающего с задатчика 32. При нахож-
дении значения разницы, определенное в сумматоре
31, в допуске, на знаковом выходе сумматора появ-
ляется нулевое напряжение, что запирает блоки 29 и
30, а при выходе за пределы допуска – единичное на-
пряжение. Схема И 30 срабатывает, подавая единич-
ное напряжение через схему И 22 на блок 17 ПАМЯ-
ТИ. Блок 17 срабатывает, включая выпускной клапан
6, соединяющий емкость 8 с атмосферой и блокирует
включение схемы И 21. Уровень металла снижается.
Одновременно срабатывает схема И 11, подавая
напряжение на катушку Е2 на повышение напряжения
для снижения уровня металла электромагнитом 10.
Положение переключателя реверсивного пошагового
искателя не меняется, так как он установлен в поло-
жение максимального напряжения. При достижении
заданного значения величины давления, схема И 30
закрывается и при дальнейшем снижении давления
срабатывает схема И 29, включая схему И 12. Схема
И 12 срабатывает, подавая напряжение на катушку
Е1 на уменьшение напряжения на опускание метал-
ла электромагнитом 10. Катушка срабатывает, пере-
водя переключатель реверсивного пошагового иска-
теля в положение 9, снижая напряжение. Далее цикл
снижения напряжения продолжается. При переводе
переключателя в положение 1 отключается контакт
В1, сбрасывая блок 17 ПАМЯТИ, который отключает
выпускной клапан 6.
Использование предлагаемого устройства для
дозирования расплава позволяет проводить дозиро-
вания с более высокой точностью (выход полезного
повышается на 1%, соответственно снижается воз-
вращения отливок), увеличивается производитель-
ность дозатора (продолжительность дозирования
снижается на 5-7%).
Выводы
Исследования показали, что комбинированный
дозатор, сочетающий преимущества пневматических
и магнитодинамических устройств, обеспечивает точ-
ное дозирование с минимальной затратой энергии на
дозировку металла.
Дальнейшее совершенствование описанного до-
затора происходило в направлении предотвращения
выбросов при включении электромагнита с индукто-
ром при малой массе металла в емкости [6].
1. Гини Э. Ч., Зарубин А. М., Рыбкин В. А. Технология литейного производства. Специальные виды литья / Под. ред.
В. А. Рыбкина. – М.: Академия, 2005. – 352 с.
2. Антоневич Я. К. Сучасний стан та перспективи розвитку процесу лиття під тиском // Спеціальна металургія: вчора,
сьогодні, завтра. Збірник матеріалів конференції, Київ, 2012. – С. 48-54.
3. Моисеев Ю. В., Личак А. И. Автоматизация специальных способов литья // Процессы лиття. – 2008. – № 1. – С. 31-37.
4. Слажнев Н. А., Богдан К. С. Электромагнитное управление процессом заливки металлических расплавов из магнито-
весовой установки в литейные формы // Процессы лиття. – 2011. – № 2. – С. 28-31.
5. Слажнев Н. А., Дубоделов В. И., Богдан К. С. Исследование динамических процессов при дозированной разливке
алюминиевых расплавов из магнитовесовой литейной установки // Процессы лиття. – 2011. – № 4. – С. 9-14.
6. Дубоделов В. И., Слажнев Н. А., Богдан К. С. Автоматизация процессов приготовления, обработки и дозированной
разливки алюминиевых расплавов из магнитовесовой литейной установки // Металлургическая и горнорудная про-
мышленность. – 2012. – № 5. – С. 85-89.
1. Hini E. Ch., Zarubin A. M., Rybkin V. A. (2005). Tekhnologia liteinogo proizvodstva. Spetsialnye vidy lit’ia [Technology of
foundry production. Special types of casting]. V. A. Rybkin (Ed.). Moscow: Academia, 352 p. [in Russian].
2. Antonevich Ya. K. (2012). Suchasnyi stan ta perspektyvy rozvytku protsesu lyttia pid tyskom [The current state and prospects
of die-casting process]. Specіal’na metalurgіia: vchora, s’ogodnі, zavtra. Zbіrnik materіalіv konferencії. Kiev, pp. 48-54
[in Ukrainian].
3. Moiseev Yu. V., Lichak A. I. (2008). Avtomatizatsia spetsialnykh sposobov lit’ia [Automation of special methods of casting].
Protsessy litia, no. 1, pp. 31-37 [in Russian].
4. Slazhnev N. A., Bogdan K. S. (2011). Elektromagnitnoe upravlenie protsesom zalivki metalicheskikh rasplavov iz magnitovesovoi
ustanovki v liteinye formy [Electromagnetic control of the process of pouring metal melts from a magnet assembly into molds].
Protsessy lit’ia, no. 2, pp. 28-31 [in Russian].
5. Slazhnev N. A., Dybodelov V. I., Bogdan K. S. (2011). Issledovanie dinamicheskikh protsesov pri dozirovnnoi razlivke
aliuminievykh rasplavov iz magnitovesovoi liteinoi ustanovki [Investigation of dynamic processes during dosed casting of
aluminum melts from a magnet casting plant]. Protsessy lit’ia, no. 4, pp. 9-14 [in Russian].
6. Dybodelov V. I., Slazhnev N. A., Bogdan K. S. (2012). Avtomatizatsia protsesov prigotovlenia, obrabotki i dozirovannoi razlivki
aliuminievykh rasplavov iz magnitovesovoi liteinoi ustanovki [Automation of the processes of preparation, processing and
dosing casting of aluminum melts from a magnet casting plant]. Metallurgicheskaia i gornorudnaia promyshlennost’, no. 5,
pp. 85-89 [in Russian].
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 2-3 (285-286) ’2017
Розглянуто та проаналізовано існуючі методи дозування металевих розплавів в пристроях заливання ливарних
форм, зокрема на автоматизованих комплексах лиття під тиском. Визначено переваги та недоліки різноманітних
типів дозаторів. Запропоновано комбінований метод дозування розплаву та описано обладнання та технологію, які
забезпечують більш точний вимір дози металу та покращують техніко-економічні показники процесу.
Богушевський В. С., Антоневич О. О.
Керування дозуванням розплавуАнотація
Ключові слова
Лиття під тиском, дозування, розплав, автоматизація.
Bogushevskiy V., Antonevich O.
Control of melt dosingSummary
Existing methods of dosing metal melts in mold pouring devices, including automated complexes of casting under pressure,
are considered and analyzed. The advantages and disadvantages of different types of dosing devices are determined. A
combined method of melt dosing is proposed and equipment and methods are described, as a result of which a more accurate
measurement of the metal dose is achieved and the technical and economic parameters of the process are improved.
Die-casting, dosing, melt, automatization.Keywords
Поступила 12.03.17
|