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模溫機(jī)在壓鑄工藝中的應(yīng)用

一、模溫機(jī)在壓鑄工藝中的應(yīng)用

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。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。模溫機(jī)的主要生產(chǎn)廠商瑞士REGLOPLAS 公司對應(yīng)用模溫機(jī)提高鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率進(jìn)行了專題研究。

二、模具的熱平衡

壓鑄模的熱交換可以認(rèn)為是經(jīng)過以下的過程：在每一個(gè)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(jī)散發(fā)。

三、模溫控制的目的和對鑄件的影響

壓鑄實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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。

模溫控制的主要目標(biāo)是：

－ 將模具加熱到需要的工作溫度
－ 將模具的溫度穩(wěn)定在工作溫度

達(dá)到以上目標(biāo)后，會產(chǎn)生如下效果：

－ 縮短壓鑄周期
－ 鑄件質(zhì)量穩(wěn)定
－ 模具壽命延長

模具溫度會影響：

－ 表面質(zhì)量
－ 縮孔、縮松
－ 流動性
－ 壓鑄周期
－ 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：模溫過高：取件困難（因?yàn)闊嶙冃位蛘衬＃�；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?yàn)槭湛s）；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。

以上列舉的某些缺陷需要進(jìn)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(shí)，例如在預(yù)熱壓射或生產(chǎn)重新開始時(shí)。－ 粘模模溫過高，噴涂的脫模劑不能在型腔表面生成保護(hù)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(shí)變形。－ 脫模劑使用如果不用模溫機(jī)，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?yàn)樾颓槐砻鏈囟冉档偷搅嗽试S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。

四、模溫控制的準(zhǔn)備工作

一個(gè)模溫控制系統(tǒng)有以下三個(gè)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(gè)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(jī)必須能夠?qū)⒛�溫保持在非常窄的區(qū)間內(nèi)，模溫機(jī)必須有足夠的加熱和冷卻能力以及流體輸送能力，達(dá)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?yàn)閴鸿T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?yàn)閷?dǎo)熱油的熱傳導(dǎo)系數(shù)較低，模溫機(jī)熱交換系統(tǒng)的表面積要比用水做導(dǎo)熱流體時(shí)要大一些。

五、模溫機(jī)

1．工作原理

用泵將導(dǎo)熱流體從帶有加熱器和冷卻器的油箱中抽出，通過模具，流回到油箱。有溫度探頭測量導(dǎo)熱流體的溫度并傳送到控制系統(tǒng)。

控制器調(diào)節(jié)導(dǎo)熱流體的溫度，在工作時(shí)，如果模溫超過控制器的設(shè)定值，控制器打開控制閥，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。

2．設(shè)計(jì)特點(diǎn)和安全裝置

模溫機(jī)是與壓鑄工藝配套，又有工作溫度較高的導(dǎo)熱油，實(shí)際裝置要比基本工作原理復(fù)雜得多。以REGLOPLAS 模溫機(jī)為例，整個(gè)系統(tǒng)包括電氣部分（A），控制部分（B）和泵（B）、泵（C）。

為安全起見，以上各部分是相互獨(dú)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(diǎn)控制器（加熱/ 保持/ 冷卻）。安全裝置：有過熱保護(hù)繼電器在溫度達(dá)到最高限度時(shí)關(guān)閉加熱系統(tǒng)。有過熱保護(hù)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(jì)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(xiǎn)。冷卻器是由一組管道組成，管中是循環(huán)冷卻水，管外是導(dǎo)熱流體。壓力泵一般是機(jī)械密封或磁力驅(qū)動離心齒輪泵。磁力泵是最理想的選擇，它不需要機(jī)械密封無泄漏之虞，也無磨損。馬達(dá)到泵的動力由永磁鐵傳遞，外磁鐵與馬達(dá)軸相連，內(nèi)磁鐵與泵軸相連。膨脹罐，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(jì)，在液面過低時(shí)關(guān)閉壓力泵和加熱器。

3．模具中的溫度變化模具中的溫度各點(diǎn)不同也隨壓射周期而變化。型腔在壓射后溫度最高，這時(shí)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(shí)的溫度最低。鑄件質(zhì)量控制的關(guān)鍵是將整個(gè)型腔溫度的周期性變化保持恒定。這與模具設(shè)計(jì)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(jī)的作用是什么？模溫機(jī)的作用就是使溫度Jo和Jm 保持恒定，在生產(chǎn)或停止時(shí)防止溫差Jo-m 擴(kuò)大或縮小。因?yàn)閴鸿T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(gè)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. 系統(tǒng)設(shè)定模溫機(jī)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(shí)間和生產(chǎn)率。

模溫機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和效率

使用模溫機(jī)常帶來以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)延長模具壽命－因熱分布均勻可延長模具壽命；
(2)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；
(3)均勻和平穩(wěn)地預(yù)熱模具；
(4)型芯不會過熱降低成本；
(5)模具修理減少；
(6)脫模劑用量減少；
(7)鑄質(zhì)量穩(wěn)定，檢驗(yàn)成本降低；
(8)預(yù)熱時(shí)間縮短；
(9)模溫不過熱，液態(tài)金屬不粘模，溫度均勻模具滑塊磨損小；
(10)用導(dǎo)熱油，冷卻通道不生銹、不結(jié)垢提高生產(chǎn)率；
(11)生產(chǎn)開始前，有目的地快速預(yù)熱模具；
(12)生產(chǎn)開始時(shí)模溫即恒定，廢品減少（不需要
預(yù)熱壓射）；
(13)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；
(14)生產(chǎn)中斷重啟，廢品減少，因?yàn)槟＞咦詣颖３譄岱�(wěn)定改善壓鑄技術(shù)；
(15)模溫控制不依賴操作人員；
(16)可以生產(chǎn)薄壁鑄件；
(17)改善生產(chǎn)環(huán)境，散發(fā)熱量降低；
(18)全自動化運(yùn)行，模溫自動控制提高質(zhì)量；
(19)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。