浇注液过滤件设计方法和浇注液过滤装置与流程

本技术属于浇注，具体地，涉及浇注液过滤件设计方法和浇注液过滤装置。

背景技术：

1、铸件的浇注系统通常根据铸件材质、铸件尺寸和生产设备等条件来设计，浇注所用的金属液材料可能含有非金属杂质，在浇注过程中这些金属浇注液材料接触空气或铸件后也可能产生夹杂，如铝合金浇注时，浇注时间增加会使部分浇注液转化成氧化铝等情况。

2、因此，在浇注系统中通常需要设置在浇注液的上游或下游设置过滤装置（如各种形状的过滤件）来滤除杂质，使得流进铸件的浇注液纯度较高、制造的铸件纯净度符合产品要求。例如，cn104128599a公开了一种熔融金属过滤装置，其具有多个过滤件，且过滤件之间平行布设在装置的进液仓和出液仓之间，在过滤件与进液口之间设置缓冲板，有效避免了过滤件受到注液冲击而产生形变或碎裂；然而，这种过滤构型设计仅适用于大型铸件浇注系统，其部件尺寸均较大，难以在更小的浇注系统中延伸这种构型。

3、以及，cn221983843u公开了一种风电轴承座铸件的浇注系统，该系统中由第一过滤部和第二过滤部构成过滤浇道，且第一过滤部和第二过滤部之间设置有泡沫过滤件，二者与泡沫过滤件贴合的周边向内缩进8~12 mm，通过提供足够的型砂支撑有效避免了过滤件被压碎；然而，该系统中并没有提到对过滤件本身过滤性能的优化，无法判断其过滤效率。

4、因此，需要一种过滤件设计方法和基于该方法设计的过滤件的过滤装置，使得该过滤装置在提供良好的杂质滤除的同时，还能保证浇注液稳定的流通，避免流体堵塞。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种浇注液过滤件设计方法，所述的设计方法基于多个过滤件样本包含的本身的构型变量及其所在浇注系统的浇注变量来构建预测模型，利用该模型预测在不同的浇注系统模型中过滤件本身提供的优选过滤长度、优选过滤孔径范围和/或优选长度/孔径范围比，以最优化过滤件的杂质阻截和浇注液流通的平衡，使过滤件及整个过滤装置的实用性更强。

2、具体来说，本技术涉及如下方面：

3、根据本技术的一方面，提供了基于浇注数据的过滤件设计方法，包括：信息采集，获取多个过滤件样本中的每个过滤件样本的浇注变量和构型变量，确定多个过滤件样本中的每个过滤件样本对浇注液的过滤结果；特征计算，基于过滤结果筛选多个过滤件样本并对筛选后的多个过滤件样本中的每个过滤件样本的浇注变量进行第一处理得到多个样本特征，构建多个过滤件样本中的每个过滤件样本的特征矩阵；参数预测，利用多个过滤件样本中的每个过滤件样本的特征矩阵和构型变量构建预测模型；装置构建，将所需的浇注变量进行计算和预处理后输入预测模型，通过预测模型输出的构型变量的取值区间来设计过滤件；其中，过滤结果包括：铸件表面及铸件内部夹渣、气孔情况、铸件抗拉强度、铸件合格率；浇注变量包括浇注重量、浇道过滤体积、浇注温度、浇注时间和/或浇注方式，构型变量包括过滤长度和/或孔径范围。

4、根据本技术的一些实施方式，第一处理利用浇注变量计算得到多个样本特征，包括：对浇注重量、浇道过滤体积、浇注时间和/或浇注温度分别进行指数、对数、幂级数转换以得到浇注变量的非线性特征；对浇注重量、浇道过滤体积和/或浇注温度分别配对相乘和/或配对相除以得到浇注变量的交叉特征；以及将浇注重量、浇道过滤体积和/或浇注温度分别与浇注时间结合以得到浇注变量随时间变化的时域信号，频域处理时域信号以得到时频特征。

5、根据本技术的一些实施方式，第一处理利用浇注变量计算得到多个样本特征进一步包括：对浇注方式进行编码以得到类别特征；归一化处理非线性特征、交叉特征和/或时频特征并分别与类别特征拼接，以得到特征矩阵。

6、根据本技术的一些实施方式，在构型变量输入预测模型前，还包括：将过滤长度和孔径范围配对相乘或配对相除，以使构型变量更新为过滤长度与孔径范围之积或过滤长度与孔径范围之比。

7、根据本技术的一些实施方式，构建预测模型包括：确定预测模型的核函数以计算特征矩阵和构型变量间的相似性关系；利用多个过滤件样本训练预测模型，通过比较预测模型的预测结果与真实结果来迭代核函数的核参数和构型变量的变量间协方差矩阵，以使预测模型达到预设指标或达到最大迭代次数。

8、根据本技术的一些实施方式，构建预测模型包括：确定预测模型的核函数以计算特征矩阵和构型变量间的相似性关系；利用多个过滤件样本训练预测模型，通过比较预测模型的预测结果与真实结果来迭代核函数的核参数，以使预测模型达到预设指标或达到最大迭代次数。

9、根据本技术的一些实施方式，通过预测模型输出的构型变量来构建浇注液过滤装置包括：将所需的浇注变量进行计算和预处理后得到特征矩阵，将特征矩阵输入预测模型；预测模型输出构型变量的预测均值和预测标准差、计算构型变量的a%置信区间，选择a%置信区间内的构型变量的值作为浇注液过滤装置的构型变量的值。

10、根据本技术的一些实施方式，构型变量的a%置信区间为95%置信区间。

11、根据本技术的另一方面，还提供了过滤装置，包括：过滤件，过滤件固定于浇道中并部分凸出于浇道，包括多个过滤层，多个过滤层中的每个过滤层各自具有多个过滤孔；浇道，浇道用于容纳浇注金属液在其中流动，包括容纳部，容纳部用于固定过滤件和至少部分容纳过滤件；其中，多个过滤孔的孔径范围、过滤件的厚度之比位于第一阈值和第二阈值之间。

12、根据本技术的一些实施方式，多个过滤孔的孔径范围、过滤件的厚度之比位于第一阈值和第二阈值之间包括：设置多个过滤孔的孔径范围和过滤件的厚度之比为其中数值较大者与其中数值较小者之比，使得第一阈值为1 ppi/mm或1 mm/ppi、第二阈值为4 ppi/mm或4 mm/ppi。

13、根据本技术的一些实施方式，第一阈值到第二阈值为根据前述基于浇注数据的过滤件设计方法预测的构型变量的取值区间。

14、根据本技术的一些实施方式，多个过滤孔的孔径范围为5 ppi ~ 40 ppi；过滤件的厚度为10 mm ~ 40 mm。

15、根据本技术的一些实施方式，过滤件凸出于浇道的长度的范围为2 mm ~ 15 mm；过滤件沿垂直于浇注金属液流速方向的截面形状为圆形、椭圆形、三角形、n边形中的一种；其中，n ≥ 4。

16、根据本技术的一些实施方式，在浇道中，容纳部两侧分别具有第一缓冲区域和第二缓冲区域；每个缓冲区域的边缘由浇道距离过滤件第三阈值处的边缘起，各自沿与浇道轴向方向呈一定角度的方向延伸至过滤件的各自一侧。

17、根据本技术的一些实施方式，第三阈值的范围为20 mm ~ 300 mm。

18、根据本技术的一些实施方式，过滤件的长度或直径不大于60 mm时，过滤件的厚度为10 mm ~ 25 mm；过滤件的长度或直径大于60 mm时，过滤件的厚度为15 mm ~ 40 mm。

19、根据本技术的一些实施方式，过滤件在浇道中垂直或平行于浇注金属液流速方向固定在容纳部中。