[发明专利]一种铸件充型流场的无线测量方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造领域，具体涉及铸件浇注充型流动过程的测量。

背景技术

铸件是高温液态金属浇注到铸型中凝固冷却后得到的。金属液在浇注系统和铸型中的流动是非常复杂的过程，受到铸型结构、浇注系统、金属成分、浇注金属液温度等工艺设计参数的影响。铸件浇注充型流动过程关系到铸件金属的氧化与吸气、金属液对铸型的侵蚀与冲击、铸件冷隔与浇不足等缺陷。掌握铸件浇注充型流动过程对优化铸造工艺、提高铸件质量具有重要的作用。由于铸型的不透明性和液态金属的高温状态，使得铸件充型过程难以直接观察与测量。铸件充型过程的主要研究方法是采用充型流场模拟或水力学模拟技术，但均难以直接准确地得到实际铸件充型过程。

发明内容

为了直接准确地测量铸件浇注充型流场的情况，本发明提出了一种铸件充型流场的无线测量方法。本发明包括信号传感器、无线信号发射器、无线信号接收器以及计算机信号采集、记录与实时显示的软件系统。该无线测量方法在复杂的铸造车间里施工简单，操作简便，测量精确，可以实时显示充型过程，具有很好的工程应用性。测量人员可以远离浇注场地，特别是大型铸件浇注，保护人员与设备的安全。

本发明的技术方案是将信号传感器置于铸型内表面测试点位置中，当金属液接触到传感器时产生电信号，发射器把电信号转换成无线信号，发射给远处的无线信号接收器，无线信号接收器与计算机相连，由计算机无线测量软件系统采集、记录并实时显示充型信息。信号传感器为两根前端断开的带有绝缘皮的导线，金属液接触传感器时使两根导线连通产生电信号并触发无线发射器上对应的通道记录连通时间。无线发射器传递给无线接收器的信号即为测试点的连通时间。每个测试点对应一个信号通道。每个无线发射器有多个信号通道。而一个信号接收器可以同时接收多个信号发射器。理论上测试点与信号通道的个数可以不受限制。本发明的无线信号采用RF信号模式，当发射器高于地面2m时信号最远传输距离可以达到250m。计算机无线测量软件系统对已编号的所有信号通道进行监测，记录它们是否触发与触发时间，并根据触发时间实时显示铸件充型信息。

如图1所示，铸件1造型时，在铸型2内表面关键的多个测试点放置传感器3，确保传感器3里两根导线能够与金属液体接触。传感器3与信号发射器5用导线相连。信号发射器5放置在距离地面2米以上的地方，以便信号可以传递到更远的地方。信号发射器5把各通道信号通过无线发射出去，由信号接收器6接收并传递给计算机7。

如图2所示，计算机无线测量软件对各个通道进行监测与记录触发时间并根据记录的触发时间实时显示充型信息。在无线测量软件开始监测前需要调试好信号发射器与信号接收器，连接信号串口，设置通道范围，初始化所有通道的信号记录，并把信号发射器里各个通道的时间与信号接收器的时间进行同步。图3实时显示的是铸件充型液面上升过程的情况。

附图说明

图1铸件充型流场的无线测量示意图

图中：1、铸件；2、铸型；3、传感器；4、浇道；5、信号发射器；6、信号接收器；7、计算机

图2充型无线测量软件采集、记录与实时显示系统

图3铸件充型过程软件实时显示

具体实施方式

第一步，铸件造型时在铸型的内表面测试点位置放置传感器，铸型按照正常工艺进行修型、刷涂料、扣箱。传感器结构主要为两根前端断开的带有绝缘皮的导线。扣箱前确保传感器里两根导线不被覆盖，能与金属液接触，两根导线另一端能够露出砂箱外表面，方便与信号发射器相连。无线信号的信息为传感器连通时间。

第二步，铸件浇注前，将传感器接口与信号发射器进行连接，信号接收器与计算机进行连接。信号发射器放置在高于地面2m以上的地方。连接完毕后，打开信号发射器电源与无线测量采集与记录软件系统，确保所有通道的接收状态为监测成功，并都可以成功触发。

第三步，在刚开始浇注时无线测量软件系统初始化所有通道信号，把信号发射器的所有通道时间与信号接收器的时间进行同步，开始监测所有信号通道的信息。

第四步，无线测量软件系统开始监测通道后打开实时充型显示，并开始显示充型过程，在铸件浇注过程中无线测量软件系统采集、记录充型信号，实时显示铸型各个测试点浇注情况。浇注结束后停止监测并导出信号数据。

第五步，信号发射器通道可以储存信号信息，为了确保之前信号数据的正确性，断开传感器与信号发射器的连接，将信号发射器靠近信号接收器，清除无线测量软件系统中的数据记录，再次对信号发射器的所有通道进行采集与记录信号数据并可以重复显示充型过程信息。