智能控制的薄壁铝合金铸件真空差压铸造工艺与理论

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华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 摘 要

近无余量、高精度、高性能、复杂薄壁有色合金铸件是21世纪铸造业的发展趋势之一，在航空航天、国防、汽车工业等基础产业具有重要的地位和广阔的应用前景，但现有的精密成形工艺尚不能完全满足质量要求高的复杂薄壁有色合金铸件的生产要求。本研究针对复杂薄壁铝合金铸件的特点，在吸收了真空吸铸、低压铸造、差压铸造工艺优点的基础上，提出了一种在真空条件下低压充型，高压下结晶的新型差压铸造精密成形工艺——真空差压铸造，并探讨了真空差压铸造工艺和理论，，开发了具有使用价值的基于智能控制的真空差压铸造设备，解决了国防和民用工业中小批量、铸件质量要求高的复杂薄壁铝合金铸件精密成形问题。

本研究提出了真空差压铸造原理及工艺，其采用真空条件下低压充型，高压下结晶的原理，工艺分为抽真空、充型、升压、保压和卸压五个阶段，充型和结晶可在不同压力下进行，具有优越的充型流体力学和凝固的力学条件，解决了一般的反重力铸造工艺在铸造复杂薄壁铸件方面存在的气体反压力和充型等问题，并自行设计和研制了一套VCPC-1型真空差压铸造设备，为真空差压铸造工艺的理论研究和生产应用打下了良好的基础。

本文系统地研究了真空差压铸造的智能控制系统，采用MATLAB对真空差压铸造数字PID控制和模糊控制算法进行了仿真分析，在此基础上，确定了真空差压铸造智能控制系统采用模糊控制算法；采用Delphi语言开发了真空差压铸造智能控制的可视化界面，界面以视窗形式弹出，功能齐全，简单实用，具有良好的人－机对话功能；采用串行通信技术，真空差压铸造智能控制系统实现了下位机的近程控制和上位机的远程控制。下位机采用单片机控制，主要便于在现场实时监测整个工艺过程；上位机采用PC机控制，主要用于传输、保存和打印数据，显示和再现整个工艺过程，可以在500m的范围进行控制操作。试验结果表明，研制的真空差压铸造智能控制系统高效可靠，运行良好，完全能够满足工艺要求。

系统研究了真空差压铸造工艺的充型理论，自行研制了一套智能化的电极触点

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