Описание функций и применения цифровой системы управления узлом прессования и системы визуализации процесса заливки в реальном времени
Применение контроллера OMRON серии SYSMAC, предназначенного для работы с цифровой системой управления узла прессования, а так же системы управления приводами дросселей V41, V42 и приводом штока клапана V35 (на узел прессования устанавливаются сервоклапаны Parker, произведенные в Германии) позволяет получить следующие функции:
Таблица. Дополнительные функции получаемые при установке на машине контроллера OMRON серии SYSMAC и системы управления приводом аппаратов узла прессования
| Наименование | Пояснение |
| Управление дросселем V41 | Автоматически задается скорость нарастания давления первого этапа быстрой заливки |
| Управление дросселем V42 | Автоматически задается скорость нарастания давления второго этапа быстрой заливки |
| Управление клапаном V35 | Автоматически задается скорость нарастания давления при прессовании |
| Построение графиков скорости, хода поршня, давления в камере прессования | При работе машины на каждый цикл заливки создается графическое изображение на экране контроллера в котором отображаются кривые:
Изображение графиков представлено на Фото 1. |
| Сохранение информации по каждой пресс-форме | Производится сохранение информации о технологических режимах работы пресс-формы. По идентификационному номеру/ названию пресс-формы технологическая информация сохраняется в памяти контроллера. При замене пресс-форм сохраненная ранее технологическая информация воспроизводится из памяти контроллера. |
На фотографии показаны сервоклапаны установленные на узел прессования машины литья под давлением MS900, с усилием запирания 900 тонн
Ближний к нам сервоклапан автоматически регулирует скорость нарастания давления при подпрессовке. С его помощью мы можем получить плавное нарастание давления подпрессовки — особо важно при производстве оливок с закладными пустотелыми деталями, такими как радиатор отопления. Так же при необходимости мы можем обеспечить очень быстрое в пределах 10 миллисекунд включение мультипликатора, с максимально быстрым нарастанием давления подпрессовки, что особенно важно при производстве тонкостенных отливок, таких как корпус светодиодного светильника.
Дальний от нас сервоклапан большого размера автоматически управляет дросселем скорости быстрой заливки. Большой сервоклапан, дроссель большого расхода и гидравлический аккумулятор быстрой заливки обеспечивают литье на высоких скоростях до 12 метров в секунду.
На фотографии показан один из экранов интерфейса машины с холодной камерой прессования, оснащенной цифровой системой управления узлом прессования
Все экраны полностью русифицированы инженерами нашего предприятия.
На экране отображены следующие параметры и функции:
- этапы хода поршня камеры прессования при запрессовке металла;
- ход поршня камеры прессования, мм;
- начальное положение поршня камеры прессования;
- ход поршня, при котором включается третья фаза — быстрая заливка;
- ход поршня при котором включается или третья фаза — быстрая заливка или четвертая фаза — подпрессовка (включается мультипликатор);
- ход поршня при выталкивании пресс-остатка;
- скорость быстрой заливки — степень открытия автоматического сервоклапана быстрой заливки;
- скорость подпрессовки — степень открытия автоматического сервоклапана подпрессовки, определяющая скорость нарастания давления подпрессовки;
- скорость первой и пятой фазы прессования — перекрытия окна стакана и выталкивания пресс-остатка;
- давление первой и пятой фазы прессования — перекрытия окна стакана и выталкивания пресс-остатка;
- время кристаллизации;
Переключатель системы включения фаз прессования с ручной на автоматическую — машина оборудуется двойной системой включения фаз прессования. Автоматическое включение обеспечивает магнитная система, ручная система (набор бесконтактных конечных выключателей) дублирует автоматическую.
Сдвоенная система контроля хода поршня и включения фаз прессования.
На узле прессования машины установлены две независимые, взаимно дублирующие системы контроля хода поршня и включения фаз прессования:
- автоматическая система, представляющая собой магнитную систему со сдвоенным датчиком;
- набор бесконтактных датчиков, размещенных на линейке со шкалой в миллиметрах.
Автоматическая и ручная системы контроля хода поршня, фрагмент интерфейса регулировки параметров запрессовки с переключателем с ручного на автоматический контроль хода поршня
Наличие двух, взаимно дублирующих систем позволяет адаптировать литейщиков, имеющихся на предприятии и работавших на старых машинах со старыми пресс-формами к работе на новой машине. В случае если литейщики не могут пользоваться автоматической системой, то они просто могут переставлять датчики ручной системы по линейке со шкалой в миллиметрах. Впрочем, работы по внедрению всегда предусматривают работу с литейщиками по пользованию интерфейсом автоматической системы. В результате проведенных работ по внедрению, даже возрастные литейщики спокойно работают со специально адаптированным нами первым уровнем интерфейса на котором производится настройка параметров работы узла прессования и вторая ручная система контроля остается просто дублирующей системой другого принципа действия.
На машину установлена система цифрового контроля узла прессования, блок обработки и хранения данных 20 тысяч запрессовок для паспортизации отливок по семи параметрам, память для пресс-форм на 99 режимов.
Система укомплектована:
- блок обработки и хранения данных по 20 тысячам запрессовок;
- датчик давления, установленный на полости В мультипликатора, что соответствует давлению на металл в камере прессования;
- магнитная система со сдвоенным датчиком, установленным на контрольном штоке узла прессования;
- кабель для обмена данными с экраном, через LAN-порт;
- сенсорный экран 10 дюймов;
- специальный интерфейс экрана.
Точность обработки и отображения данных позволяет на графике увидеть момент заполнения формообразующей полости с точностью до 1/1000 секунды (одной миллисекунды).
Экран графиков давления на металл в камере прессования, скорости запрессовки металла, хода поршня, а так же данных для паспортизации отливки по семи параметрам запрессовки
Паспортизация отливок производится по семи параметрам:
- скорость первой фазы прессования (в нашем примере 0,17 метров в секунду);
- скорость второй фазы прессования ( в примере 0,17 метров в секунду);
- скорость третьей фазы прессования (в примере 5,23 метра в секунду 0 проливается отливка с оребрением на глубину порядка 120 мм);
- длина включения третьей фазы прессования (386,8 мм);
- положение поршня в литниковой втулке, определяет размер пресс-остатка (место поршня в литниковой втулке от начала хода поршня — 573,9 мм);
- давление подпрессовки (подпрессовка на данной форме не применялась, отливка пролилась под рабочим давлением 157,5 бар);
- время подпрессовки (так как наша отливка тонкостенная и подпрессовка не применяется, то время подпрессовки 0).
Для паспортизации каждой из 10 тысяч текущих отливок, мы можем по дате выпуска отливки с точностью до секунды или по номеру отливки составить паспорт в котором укажем 7 параметров и приложим три графика запрессовки:
- скорость запрессовки;
- давление запрессовки;
- ход поршня.
Так же мы можем приложить к паспорту отливки три изображения, на которых сравниваются текущие кривые с эталонными, при условии сохранения эталонной запрессовки по данной отливке.
Блок обработки и записи данных по 10 тысячам запрессовок, связанный с экраном через LAN-порт
Соединение Блока обработки и хранения данных с экраном, производится отдельным кабелем, через LAN-порт, так как объем данных, обрабатываемых блоком, и транслируемых на экран в виде кривых и таблиц велик и требует отдельного кабеля.
Мы можем обеспечить литье и паспортизацию ответственных отливок, а наши Заказчики смогут взять заказы на ответственные дорогостоящие отливки, требующие паспортизации
Интерфейс сохранения данных работы пресс-форм
Когда испытания пресс-формы Покупателя или пресс-формы, поставленной Трейд-Лит Инжиниринг успешно завершены, с получением партии годных отливок, специалисты Трейд-Лит Инжиниринг совместно с работниками Покупателя сохраняют данные работы пресс-формы в памяти машины, а так же в виде приложения к технологическому процессу.
Описание процесса подбора режимов прессования с использованием цифровой системы управления узла прессования
Рассмотрим процесс заполнения металлом формообразующей полости пресс-форм на примере подбора и внесения изменений в режимы заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус», установленной на машине литья под давлением, узел прессования которой оснащен устройствами регистрации давления, хода и скорости поршня камеры прессования, а так же системой визуализации процесса заполнения формообразующей полости в реальном времени.
Целью процесса литья является получение качественной отливки «Корпус» с повышенными требованиями к герметичности, отсутствию выкрашивания резьбы, внешнему виду (отливка «Корпус» является видовой и в дальнейшем проходит гальваническое покрытие), так же немаловажным обстоятельством является, то что пресс-форма «Корпус» находится в эксплуатации длительное время и имеет износ знаков оформляющих отверстия.
График заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус», в момент первичного подбора режимов заполнения
На фотографиях 1 и 2 показаны следующие графики:
- ход поршня — кривая синего цвета, соответствующая ей шкала находится слева, ход изменяется от 0 до 420 мм;
- давление в камере прессования — кривая желтого цвета, соответствующая шкала находится слева, давление изменяется от 0 до 300 атм;
- скорость движения металла — кривая красного цвета, соответствующая шкала находится справа, скорость изменяется от 0 до 1,3 м/с;
- нижняя координата — время в миллисекундах.
При первоначальном подборе режимов прессования мы можем увидеть на графике следующие этапы процесса заполнения формообразующей полости:
- заполнение заливочного окна стакана камеры прессования — от 0 до 600 миллисекунд, ход поршня от 0 до 115 мм;
- равноускоренное заполнение формообразующей полости — от 600 до 900 миллисекунд, ход поршня от 115 до 280 мм;
- быстрое заполнение формообразующей полости — от 900 до 1100 миллисекунд, ход поршня от 280 до 410 мм;
- заполнение промывников пресс-формы — от 1100 до 1150 миллисекунд ход поршня от 410 до 420 мм, включение гидравлического мультипликатора — рост давления на металл в камере прессования от 5 до 300 атмосфер за 50 миллисекунд (процесс включения гидравлического мультипликатора заторможен при помощи гидравлического дроссельного клапана);
- падение скорости движения металла до 0 и начало кристаллизации — от 1150 до 5000 миллисекунд, остановка движения поршня на длине хода 420 мм;
- стабилизация давления на все время кристаллизации сплава в формообразующей полости на уровне 240 атмосфер в период времени от 1600 до 5000 миллисекунд.
Отливка «Корпус» полученная на предварительном режиме запрессовки характеризуется наличием незначительных следов течения металла, в связи с чем мы уменьшаем время включения мультипликатора.
Так же при работе пресс-формы обнаружено незначительное образование облоя по отверстиям оформляемым знаками, в связи с чем мы резко сократим время быстрой заливки, а практически всю формообразующую полость будем заполнять металлом в режиме равноускоренной заливки, и откажемся от включения мультипликатора, ограничившись давлением на сплав при быстрой заливке.
Куст отливок имеет малый, явно недостаточный пресс-остаток, в связи с чем увеличим количество подаваемого в камеру прессования металла.
Далее рассмотрим как изменились кривые описывающие запрессовку металла после внесенных изменений в режимы запрессовки и увеличения количества металла.
График заполнения формообразующей полости пресс-формы «Корпус» после внесения изменений в режимы заполнения
Рассмотрим график заполнения формообразующей полости после внесения изменений:
- От 200 до 930 миллисекунд происходит равноускоренное заполнение формообразующей полости пресс-формы, на скорости 01, м/с, с давлением 2 атм, ход поршня от 25 до 125 мм;
- От 930 до 935 миллисекунд происходит резкий скачек скорости заполнения формообразующей полости с резким ростом давления от 2 до 100 атмосфер, ход поршня от 125 до 130 мм;
- На отрезке времени от 935 до 940 миллисекунд происходит падение скорости движения сплава до 0, давление достигает максимального значения в 107,5 атмосфер, поршень останавливается на отметке хода в 134,3 мм;
- На отрезке времени от 940 до 3000 миллисекунд происходит кристаллизация сплава в формообразующей полости пресс-формы с выдержкой под давлением 107,5 атмосфер.
Полученная отливка характеризуется:
- отсутствием следов течения металла на поверхности;
- отсутствием облоя по отверстиям оформляемым знаками;
- отсутствием пор при механической обработке.
Таким образом все цели литья под давлением отливки «Корпус» с повышенными требованиями к герметичности достигнуты.