壓鑄模溫機的應(yīng)用

   壓鑄模溫機的應(yīng)用：壓鑄模溫機在壓鑄行業(yè)的運用也有很大的空間，特別是在鎂合金，鋁合金的制造中，不平均或不適當(dāng)?shù)哪＞邷囟葧?dǎo)致鑄件尺寸不穩(wěn)定，在生產(chǎn)過程中頂出鑄件變形，產(chǎn)生熱壓力、黏模、表面凹陷、內(nèi)縮孔及熱泡等缺陷。對生產(chǎn)周期也產(chǎn)生影響，如填充時間、冷卻時間及噴涂時間都產(chǎn)生不穩(wěn)定的變數(shù)。模具的壽命也會因受到過冷過熱的沖擊而導(dǎo)致昂貴的鋼材產(chǎn)生熱裂，加速其老化。

在現(xiàn)代化的工廠中，因應(yīng)市場的競爭，節(jié)省人力，提高品質(zhì)，降低成本的經(jīng)營策略是刻不容緩的，模溫機的使用，可使模具預(yù)熱時間減少，成品表面質(zhì)量提升及可完全自動化生產(chǎn)。提高模具壽命是提高生產(chǎn)力的必要手段。 壓鑄模溫機的應(yīng)用在壓鑄工藝中的應(yīng)用 
鳴謝上海交通大學(xué)材料學(xué)院副院長盧晨博士執(zhí)筆翻譯本篇文章 
 
提要模具的溫度在金屬溶液的熱量散發(fā)充型以及鑄件凝固過程中都是關(guān)
鍵的因素。 
很多情況下不正常的模具溫度會引發(fā)鑄造缺陷。 
 壓鑄模溫機的應(yīng)用：模具溫度控制是指將模具加熱并保持在一定的工作溫度上以保證鑄件質(zhì)量
穩(wěn)定縮短壓射周期和延長模具壽命。 
本文的內(nèi)容主要來自鑄件技術(shù)公司的相關(guān)研究該公司應(yīng)
要求對應(yīng)用模溫機提高鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率進行了專題研
究。 
一、 模具的熱平衡 
壓鑄模的熱交換可以認為是經(jīng)過以下的過程在每一個壓射循環(huán)中熱量處
于準(zhǔn)平衡狀態(tài)模具散發(fā)出來的和導(dǎo)熱油帶出的熱量與液態(tài)金屬傳給模具的和鑄
件冷卻發(fā)出的熱量相平衡。熱量通過熱輻射和熱傳導(dǎo)的方式散發(fā)到周圍通過熱
傳導(dǎo)傳給模板。 
 
導(dǎo)熱油吸收的熱量通過模溫機散發(fā)。

 充型

模溫過高或過低產(chǎn)生的影響 
以下情況基本上適用于所有的壓鑄合金但影響的程度會因合金的種類而變
化。 
 
 壓鑄模溫機的應(yīng)用模溫過高 
 取件困難因為熱變形或粘模 
 脫模劑失效 
 增加脫模劑的消耗 
 壓鑄周期延長 
 壓鑄模磨損滑塊等活動部分失效 
 模具變形動、定模有溫度差 
 鑄件尺寸精度降低 
 結(jié)疤 
 縮孔、縮松的增大 
 
模溫過低 
 取件困難因為收縮 
 粘模 
 脫模劑潤滑效率惡化 
 冷隔 
 模具磨損熱沖擊增加 
 冷豆部分凝固 
 尺寸精度降低 
 流痕  充型不足 
  
 壓鑄模溫機的應(yīng)用以上列舉的某些缺陷需要進一步分析 
預(yù)熱壓射/模具磨損 
利用起始幾次壓射預(yù)熱模具會造成很大的溫度梯度和熱應(yīng)力。預(yù)先加熱模具
既可減少內(nèi)應(yīng)力又可減少預(yù)熱壓射的次數(shù)。 
 
充型不足/冷隔   
這類缺陷大多數(shù)發(fā)生在模溫不足或下降時例如在預(yù)熱壓射或生產(chǎn)重新開始
時。 
 
粘模 
模溫過高噴涂的脫模劑不能在型腔表面生成保護膜液態(tài)金屬粘模的傾向
增加鑄件冷卻也不夠動模中的鑄件冷卻收縮不足或在頂出時變形。 
 
脫模劑使用 
如果不用模溫機為降低模溫通常也可以噴涂大量的脫模劑但是過量的噴
脫模劑會引起鑄件氣孔缺陷又會縮短模具壽命因為型腔表面溫度降低到了允
許值以下表面產(chǎn)生應(yīng)力集中。 
從內(nèi)部控制模溫可以避免因冷卻而過量使用脫模劑。 
 
三、 模溫控制的準(zhǔn)備工作 
 
一個模溫控制系統(tǒng)有以下三個部分 
 模具 
 溫度控制裝置  導(dǎo)熱流體 為保證模具的熱量能被帶出每個部分必須滿足下列條件  在模具上冷卻通道的總表面積越大越好冷卻通道的直徑必須足夠大以
滿足流體壓力的需要。 
 模溫機必須能夠?qū)⒛乇３衷诜浅Ｕ膮^(qū)間內(nèi)模溫機必須有足夠的加
熱和冷卻能力以及流體輸送能力達到優(yōu)化控制。 
 導(dǎo)熱流體必須具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)能力因為壓鑄模工作溫度較高通常
需用采用導(dǎo)熱油作為導(dǎo)熱流體。因為導(dǎo)熱油的熱傳導(dǎo)系數(shù)較低模溫機熱交換系
統(tǒng)的表面積要比用水做導(dǎo)熱流體時要大一些。 
 模溫機 
 
4.1 工作原理圖3 
                       
 
1. 油箱 2. 加熱器 3. 冷卻器  4. 泵 5. 冷卻電磁閥 6. 液位控制 
7. 控制部分 8. 注入口  9. 溫度傳感器 10. 模具1 冷卻器 2 加熱器 3 泵 4 膨脹罐 5 冷卻電磁閥 
6 外部溫度傳感器 7 ―   8 液位開關(guān) 9 **熱繼電器 
10 旁路  11 水管過濾器 12 過濾器 13― 14― 15― 
16 單向閥 17 回吸電磁閥 18 壓力計19 內(nèi)部傳感器20 模具 
 
用泵4將導(dǎo)熱流體從帶有加熱器2和冷卻器3的油箱1中抽出
通過模具流回到油箱。有溫度探頭9測量導(dǎo)熱流體的溫度并傳送到控制系
統(tǒng)7。 
 控制器調(diào)節(jié)導(dǎo)熱流體的溫度在工作時如果模溫超過控制器的設(shè)定值控
制器打開控制閥5冷卻水流入直到導(dǎo)熱流體的溫度即模具的溫度回到設(shè)
定值。如果模具溫度低于設(shè)定值控制器會打開加熱器設(shè)計特點  
A 電氣部分 
B 控制系統(tǒng) 
C 機械部分 
 
  4.2 設(shè)計特點和**裝置 
 
模溫機是與壓鑄工藝配套又有工作溫度較高的導(dǎo)熱油實際裝置要比圖3
所示的基本工作原理復(fù)雜得多。 
 
以REGLOPLAS 300DG型號圖2為例工作原理主要設(shè)計特點和安
全裝置在圖4到圖8有詳細描述。 
 
整個系統(tǒng)包括電氣部分A控制部分B和泵B、泵C。 
 
    為**起見以上各部分是相互獨立的。 
電氣部分包括以下主要單元 
 溫度控制裝置帶PID調(diào)節(jié)的三點控制器加熱/保持/冷卻。圖8所示
的是帶微處理器的控制系統(tǒng)。 
 
**裝置 
 有過熱保護繼電器9在溫度達到*高限度時關(guān)閉加熱系統(tǒng)。 
 有過熱保護繼電器防止油泵過載。     
 泵送系統(tǒng)包括以下主要單元 
加熱器必須設(shè)計成能避免導(dǎo)熱油過熱否則系統(tǒng)的可靠性和導(dǎo)熱油的壽命會
大大降低加熱油有著火或焦化的危險。 強制流動加熱器  
1 冷卻器 2 加熱器 3 散熱翅片 
 
在加熱器中是強制流動圖6根據(jù)需要的加熱能力加熱器是一組堆疊
在一起的加熱管2。加熱元件帶有金屬翅片引導(dǎo)流體流動。冷卻器圖6項
目1是由一組管道組成管中是循環(huán)冷卻水管外是導(dǎo)熱流體。 
 
壓力泵圖5項目3一般是機械密封或磁力驅(qū)動離心齒輪泵。磁力泵是
*理想的選擇它不需要機械密封無泄漏之虞也無磨損。馬達到泵的動力由永
磁鐵傳遞外磁鐵與馬達軸相連內(nèi)磁鐵與泵軸相連。 **裝置 
 膨脹罐4罐中相對較冷和平穩(wěn)的流體將循環(huán)熱油與大氣隔離防止
可燃的油蒸氣逃逸減少氧化可以大大延緩導(dǎo)熱油的老化。 
 液面計8在液面過低時關(guān)閉壓力泵和加熱器。模具中的溫度各點不同也隨壓射周期而變化。型腔在壓射后溫度*高這時
液態(tài)金屬接觸到冷的型腔面在合型后準(zhǔn)備下次壓射時的溫度*低。 
 
鑄件質(zhì)量控制的關(guān)鍵是將整個型腔溫度的周期性變化保持恒定。 
 
    這與模具設(shè)計和冷卻通道的設(shè)置、連接有很大的關(guān)系。模具溫度的大幅波動會引起鑄件尺寸精度變差。 
 
    模溫機的作用是什么  
模溫機的作用就是使溫度Jo和Jm 保持恒定在生產(chǎn)或停止時防止溫差Jo-m
擴大或縮小。 因為壓鑄模中熱量基本來自于液態(tài)金屬生產(chǎn)停止哪怕只有幾個壓射周期
不借助模溫控制模溫會急劇下降鑄件廢品率馬上大幅上升。 
 
4.3.2  控制方法 
 
下面的方法可用于控制模溫 
 
測控導(dǎo)流流體溫度出口溫度圖10是*常用的方法。其控制精度在大
多數(shù)情況下是可以接受的。 
 
這種方法的主要缺點是 
對重復(fù)性生產(chǎn)*關(guān)鍵的模具溫度沒有測量。設(shè)定點可以固定但實際的模溫
會受到與模具相關(guān)的因素影響而波動。壓射時間的變化液態(tài)金屬的溫度或冷卻
水都要引起模溫變動。 
 
用模具中的測溫探頭控制模具圖11是模溫需要嚴(yán)格恒定和全自動化生產(chǎn)時采用的控制方法。 
在全自動化生產(chǎn)時導(dǎo)熱流體自動切換到吸收熱量生產(chǎn)時或放出熱量加
熱生產(chǎn)中斷時的溫度。在控制導(dǎo)熱流體溫度時生產(chǎn)開始前控制器的溫度設(shè)定點必須設(shè)在另外一
個較低的點上以使導(dǎo)熱流體放出熱量。 
 
采用模具溫度測控的主要優(yōu)點是 
 控制器上的溫度設(shè)定點與模溫一致。 
 直接測量和補償模溫的波動。溫?？刂频姆€(wěn)定程度肯定遠好于控制流體
溫度的方法。 
 
聯(lián)合測控圖12是將以上方法組合在一起。流體和模溫同時測控模溫
控制精度提高。 
在測控模具溫度和聯(lián)合測控時模具內(nèi)測溫探頭的位置十分重要必須考慮
到模具的形狀、布局和冷卻通道位置。還有一點探頭必須靠近鑄件*關(guān)鍵的質(zhì)
量控制部位。 
 
  4.3.3  與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的聯(lián)接 
 
將一或數(shù)個模溫機與生產(chǎn)控制系統(tǒng)聯(lián)接的方法很多考慮操作方便可靠和
減少波動*好使用數(shù)字接口例如RS485。在生產(chǎn)時模溫機與生產(chǎn)控制系統(tǒng)可
進行數(shù)據(jù)交換。模溫機也可自行獨立工作。 
 
4.4   系統(tǒng)設(shè)定 
 
模溫機系統(tǒng)設(shè)定主要根據(jù)壓鑄合金的品種模具的重量需要的預(yù)熱時間和
生產(chǎn)率公斤/小時。 
參數(shù)
用途
合金品種
決定模溫
模溫
決定導(dǎo)熱流體品種參數(shù)
用途合金品種 
決定模溫
模溫
決定導(dǎo)熱流體品種
模具重量預(yù)熱時間
決定加熱能力
生產(chǎn)率
決定冷卻能力
模溫梯度操作者需采取的**措施 
在一定的條件下導(dǎo)熱油會燃燒壓鑄工作溫度也較高操作者必須采取以
下**措施 
1、 模溫機要遠離熱源如熔煉爐 
2、模具聯(lián)接必須采用包皮管或絕熱管以防泄漏和能承受溫度和壓力圖
13。溫度超過250℃時只能用金屬導(dǎo)管。 
3、定期檢查模溫機管路確認無泄漏和功能正常。 
4、定期更換導(dǎo)熱油 
5、使用熱穩(wěn)定性好的合成導(dǎo)熱油減少積垢。五、模溫機的優(yōu)點和效率 
 
使用模溫機常帶來以下優(yōu)點 
延長模具壽命 
 因熱分布均勻可延長模具壽命 
 消除應(yīng)力裂紋模具用火焰預(yù)熱等常造成局部過熱或間隙水冷形成熱沖
擊引起局部內(nèi)應(yīng)力。 
 均勻和平穩(wěn)地預(yù)熱模具。 
 型芯不會過熱 
 
降低成本 
 模具修理減少 
 脫模劑用量減少 
 鑄質(zhì)量穩(wěn)定檢驗成本降低 
 預(yù)熱時間縮短 
 模溫不過熱液態(tài)金屬不粘模溫度均勻模具滑塊磨損小 
 用導(dǎo)熱油冷卻通道不生銹、不結(jié)垢 
 
提高生產(chǎn)率 
 生產(chǎn)開始前有目的地快速預(yù)熱模具 
 生產(chǎn)開始時模溫即恒定廢品減少不需要預(yù)熱壓射 
 模溫自動控制與生產(chǎn)過程無關(guān)所以鑄件質(zhì)量穩(wěn)定。 生產(chǎn)中斷重啟廢品減少因為模具自動保持熱穩(wěn)定 
 
改善壓鑄技術(shù) 
 模溫控制不依賴操作人員 
 可以生產(chǎn)薄壁鑄件 
 改善生產(chǎn)環(huán)境散發(fā)熱量降低 
 全自動化運行模溫自動控制 
 
提高質(zhì)量 
 鑄件質(zhì)量提高尺寸精度改善質(zhì)量穩(wěn)定表面光潔收縮裂紋減少。 
 
六、結(jié)論 
 
使用經(jīng)驗和前面提到所做的研究均表明在合金熔煉控制合格的
情況下鑄造缺陷主要由模溫不正常引起所以模溫必須控制。
 與生產(chǎn)過程無關(guān)所以鑄件質(zhì)量穩(wěn)定 
  生產(chǎn)中斷重啟廢品減少因為模具自動保持熱穩(wěn)定 
 
改善壓鑄技術(shù) 
 模溫控制不依賴操作人員 
 可以生產(chǎn)薄壁鑄件 
 改善生產(chǎn)環(huán)境散發(fā)熱量降低 
 全自動化運行模溫自動控制 
 
提高質(zhì)量 
 鑄件質(zhì)量提高尺寸精度改善質(zhì)量穩(wěn)定表面光潔收縮裂紋減少。 
 
六、結(jié)論 
 
使用經(jīng)驗和前面提到所做的研究均表明在合金熔煉控制合格的
情況下鑄造缺陷主要由模溫不正常引起所以模溫必須控制