模温机在压铸工艺上的应用(1)10245.docx

       模模温机在在压铸工工艺上的的应用                                                                          合金金熔液被被压入模模腔后，由由于热量量的散失失而凝固固成形。假假如热量量的传递递率过快快，铸件件中可能能产生冷冷纹的缺缺点。相相反地，热热传率过过慢，则则会增加加铸件之之成形周周期，减减低了生生产率。模模具表面面温度的的控制对对生产高高质量的的压铸件件来说，是是非常重重要的。模模具的温温度会影影响金属属熔液在在模腔表表面上的的流动，尤尤其是流流动路线线较长的的薄壁件件。    要令金金属熔液液在凝固固前填满满模腔，除除了选用用缩短填填充时间间的设计计外，还还可以增增加浇口口速度 (但很很容易产产生紊流流)，用用作提高高模具温温度。此此外，面面积较大大及表面面要求极极高的铸铸件，亦亦需要较较高及稳稳定的模模具表面面温度，才才可以减减少冷纹纹及表面面缺陷。     不平均均或不适适当的模模具温度度亦会导导致铸件件尺寸不不稳定，在在生产过过程中顶顶出铸件件变形，产产生热压压力、黏黏模、表表面凹陷陷、内缩缩孔及热热泡等缺缺陷。模模温差异异较大时时，对生生产周期期中的变变数，如如填充时时间、冷冷却时间间及喷涂涂时间等等产生不不同程度度的影响响。另外外，模具具的寿命命亦会因因受到过过冷过热热的冲击击而导至至昂贵钢钢材产生生热裂等等问题。适当的表表面温度度 适当当的模具具表面温温度分布布必需因因应产品品的形状状，如厚厚度、横横切面厚厚薄变化化等表面面要求，及及生产周周期而决决定。一一般的适适当温度度为：            Robbamaat模温温机铝合金180-3000oC镁合金180-2800oC锌合金100-2000oC    要达至至所要求求的模具具温度，压压铸厂技技师经常常使用石石油气枪枪，其次次为辐射射加热器器，或插插入式电电热管，但但效果并并不理想想，模温温未能达达到均匀匀。然而而辐射加加热器的的使用较较为灵活活，对模模具的伤伤害较少少，但效效率较低低；插入入式电热热管只适适用于长长期加热热的位置置，应用用范围较较为局限限。     另另外，利利用低速速压射法法 - 即降低低初级压压射速度度，直接接以金属属熔液加加热模具具亦是极极为常见见的方法法，不过过此方法法对模具具的寿命命有不良良影响，不不适用于于昂贵的的精密模模具。由由于射出出时处于于瞬间阶阶段，熔熔液之温温度将侵侵入模腔腔表面，其其侵入之之深度约约为铸件件厚度之之二倍。在在高热剧剧烈侵入入的期间间，模腔腔表面的的高温状状态，将将使模腔腔表面发发生高应应力，相相对微裂裂现象产产生的机机会会倍倍增。     最理想想的加热热方法应应为热油油加热。热热油不间间断地通通过模具具内管道道，从内内部进行行模具加加热，使使模具达达到适合合生产的的状态。由由于导热热油不但但能加热热，亦可可像水般般进行冷冷却，功功能像热热交换器器般，可可保持模模具温度度在一定定范围内内，即使使生产中中断时亦亦可适当当地保持持模具温温度。 模温机介介绍模温温机利用用高热传传性的导导热媒体体，以便便在很短短的时间间内将模模具内多多余的热热送走。模模温机在在设定好好热平衡衡温度后后，能自自动控制制其温度度在极小小误差之之内，且且能维持持定值。现现以奥地地利生产产之 RRobaamatt 模温温机为基基础，作作详细介介绍，图图 1 为其工工作原理理。以流流体种类类区别RRobaamatt 有多多种类型型，其中中一类为为热水模模温机，最最高使用用温度分分别为 1400。 和和 1660。由由于水在在大气压压力下，沸沸点为 1000。，当当使用温温度接近近或高于于 1000。 时，便便需密封封加压，令令压力为为 3.6 bbar 及 66.2 barr。客户户选用时时，要注注意使用用软水较较为恰当当，以免免水管内内部受水水垢长期期积聚而而影响其其流畅性性。     由由于导热热油的沸沸点较高高，因此此使用温温度远高高于水，在在正常大大气压力力下，可可达到 3500。RRobaamatt 生产产之热油油模温机机有 2250。、3320。 及 3350。 可供选选择，以以配合不不同的应应用。由由于导热热油的沸沸点限制制，以及及流体泵泵轴承的的寿命，在在某些特特 殊产品要要求高于于 3550。 使用温温度时，必必需使用用特殊制制造之模模温机。Robamat 的热交换设计独特，(见图 2 ) 加热及冷却单元是以组件管筒形式换入，并以特别之陶瓷纤维作革热保护，优点是安装灵活。导热油在管筒缧纹上以每秒 3 米的速度流动，加热器在管筒中心，因此加热效果均匀，不会像其他热浸式或侧热式的设计造成温度局部位置过热。由于中心加热的导热效果比侧热式设计较好，失热较少，因而升温速度较快。    冷却设计方面，采用大口径通过冷却水，达到更均匀的效果。客户阅读冷却功率数据时，要特别留意温差条件。Robamat 所注明的冷却功率是在温差 (热油和冷却水) 150K 情况下。如温差越大，相等之冷却功率越大：举例，60kW/150K85kW/190K。            图2 Robamat的加热及冷却单元是以组   件管筒形式换入，安装灵便图4 Robamat热油机所选用的侧通道    转轮泵图1：RROBAABATT模温机机的工作作原理11 加压压对流加加热器(Preessuurizzed connvecctioon hheatter)2 加加压对流流冷却器器(Prresssuriizedd coonveectiion cooolerr)3 具备储储存器的的输送泵泵(Feeed pummp wwithh reeserrvoiir)44 扩展展容缸和和液体储储存器(Exppanssionn taank andd flluidd  rreseervooir)5 热热传导液液的水位位控制装装置(SSupeerviisioon oof hheatt  ttrannsfeer ffluiid lleveel)66 控制制冷却水水的电磁磁阀(SSoleenoiid vvalvve ffor cooolinng  watter)7 旁旁路(BBypaass)8 温温度传感感器-热热传导液液(Teempeeratturee seensoor-hheatt  ttrannsfeer ffluiid)99 温度度传感器器-加热热器(TTempperaaturre ssenssor-heaaterr)    Robbamaat 热热油机选选用侧通通道转轮轮泵。(见图 3 ) 其内内为陶瓷瓷轴连 SiCC 滑动动式轴承承，工作作寿命特特长。马马达与泵泵以磁性性连接，无无漏油情情况。其其他类型型的泵由由于滑动动环密封封圈受力力导致磨磨损，需需要经常常更换。而而磁性连连接只有有静态密密封圈，无无经常更更换的弊弊病，泵泵的有效效使用率率因而较较高。磁磁性连接接的密封封性会较较好，不不会渗漏漏导热油油，工作作时较清清洁及安安全。磁磁性连接接部件的的工作温温度达 3000。，最最高油温温设置超超过 3350。，对对高温热热油尤为为适合。目目前镁合合金压铸铸为热门门投资，高高温热油油对镁合合金压铸铸至为重重要，在在选购时时，更须须小心选选择。      在在控制层层面上，RRobaamatt 使用用最新微微电脑控控制板，油油温控制制于 ±±5oC内。    另外，亦亦设有工工作时间间显示；时间制制自动控控制开关关；热油油自动升升温及冷冷却程序序有双重重过热保保护；油油量过高高或过低低显示；机器使使用状态态显示功功能等。    机器的结构坚固、通风，并易于维修，严格按照欧洲安全标准设计。可供选择的附件包括自动吸出回油、冷却水吹出装置、RS485 连接压铸机介面、外置感温线、流量计、马达过滤保护、PID 式精确控制、DN13 快速接头 (最高温度 250oC) 等。 简单直接接选购法法（表一一）60-1100390        11602 x 5或1102 x 2032011.100.400100-3000720        2280Min 2 xx 1002 x 4032122.100.400300-7500-         66502-3 x 1102 x 4042122.200.400750-10000-        100002-4 x 2202 x 6042144.200.600表一为简简单的选选购办法法，只作作为指引引，以下下详细介介绍实际际计算方方法。1. 按按下式计计算压铸铸模具加加热需要要的功率率：L1 = (QQ1*X1) / (tt*36600) waatt    = (MM*c*DnVV1*X1) / (tt*36600) waattLL1 = 压铸模模半边必必须的加加热功率率，包括括镶块或或模具的的其他零零件 ww (wwattt)Q1 = 升高待待加热材材料的温温度所必必需的热热量 JJ (JJoulle)MM = 待加热热部份重重量 = 待加加热体质质量 (kg)c = 比热热 模具具钢，约约 5000J / kkgK (kgg)DnnV1 = 开始加加热和终终止加热热 (工工作温度度) 间间的温差差 。tt = 加热时时间 (hr)X1 = 安全系系数，热热幅射，热热传递到到模框、压压铸机上上的热损损耗(随随着模具具尺寸增增大而升升高) 1.22-2 例如：模具                   重量    600Kg 加热时间表                     2小时      加热到220oC(VF)（室内温度VA为20oC）      DnV1=VF-VA=220-20=200oC      L1=(600 X 500 X 200 X 1.5)/2 X 3600=12.5KW2.在生生产中，温温度控制制器冷却却的功率率可按下下式计算算：A2 = (M*fq*X2)/36600 kW (1kkW = 8660kccal)A2 = 由金属属熔液带带来的热热，即必必须通过过冷却导导出的热热 kWWM = G*S = 重量量 (11 小时时的重量量) kkg/hhG = 铸件件重量 (超过过 1.5kgg 的铸铸件，不不包括浅浅道一般般用水冷冷却) kgSS = 每小时时铸件数数 nffq = 热系系数 (见表 2)XX2 = 修正正系数，模模具大时时为 11；模具具小时为为 1.5例如：铸铸件重量量                                       2.55Kg        铸铸件数                                           600/h        材材料                                             铝铝(fqq=7998)        XX2                                                1.1        A22=(22.5xx60xx7988x1.1)/36000=336.66KW   假定定模具的的两边面面积相等等，则两两个装置置的功率率为366.6/2=118.33KW 3. 泵泵所需流流量取决决于通道道的横截截面积 (尽量量使选定定的通道道 ?适适合于所所有模具具) 这这里使用用经实际际验证的的热载体体流速 2 3 mm/s 为基础础，以下下数据可可为标准准值：通通道直径径mm            泵泵 V L/ mm880 - 111           10 - 114 以以齿轮泵泵为主112 - 144               - 119 以以齿轮泵泵为主114 - 166               - 225 侧侧通道特特制离心心泵166 - 18                - 322 侧通通道特制制离心泵泵除流流速外外，还必必须检验验选定的的泵输送送量是否否能运送送所需的的能量。这这可按下下式进行行：V = 660 *(L/c*DDnV*p）VV = 输送量量 L/minnL = 工作作过程的的规定功功率 (L1 或者者 L22 中取取较大值值) WW (WWattt)DnnV3 = 模具工工作温度度和载热热体原始始温度间间的最大大允许温温差 (约 440-1100)oC(kk)p = 载载热体的的密度 (见表表 2) kgg/dmm3c = 比热热 (见见表 22) JJ/kggK 例如：根根据例33，188.3KKW 即即 1883000W        若DDnV33取400oC（例例如：模模具表面面温度为为2400oC，油油温为2200ooC，则则       V=660*（1183000/（225000*400*0.75）= 144.4LL/miin4. 必必须进一一步验算算通道表表面积     确定模模具内部部必需的的加热通通道的结结构和尺尺寸是模模具设计计师的任任务。通通常载热热体把热热能传给给模具或或者将热热量从模模具带走走，两者者情况都都一样，都都决定于于热传导导系数 a，以以 W/cm22 K 表示。热传导系数 a 主要受下列因素影响： § 载热体的的流速 §  模具与与载热体体间的温温差 §  系统均均匀工作作温度 (初始始温度)最重要要的是把把接触面面 (通通道表面面) 设设计成能能有效传传递所需需的能量量。如通通道直径径太细或或长度不不足，会会出现无无法升温温的情况况，由于于水冷通通道一般般较热油油通道直直径小，如如不改设设计，很很多时导导致接触触面不足足。必需需的通道道表面积积计算公公式如下下：A = LL/(aa*DnnV3)cmm2A = 必要要的热交交换表面面积 ccm2L = L11 或者者 L22 工作作必需的的加热或或冷却功功率 (取最大大值) Wattta = 热热传导系系数 WW/cmm2 K (a = 00.2222 / DnnV3 = 40, a = 00.211 / DnVV3 = 60) DnnV3 = 载热体体的初始始温度和和模具工工作温度度的温差差oC(kk)     为为避免温温度波动动，温差差应尽可可能小，力力求达到到40ooC。如如果用铝铝，即使使 1000oC 也也能取得得良好效效果 (例如模模具工作作温度 2500oC，初初始温度度 1550oC)，要要避免 DnVV3 超过过 1000oC，初初始温度度低于 1500oC，否否则，载载热油的的效率将将变得极极不理想想。例如：按按照 33，假定定DnVV3=400oC     ww=3mm/s        AA1=1883000/0.2222*400=20061ccm2       或：DDnV33=600oC，ww=3mm/s        AA2=1883000/0.21*60=14552cmm2                  ww=3mm/s=18330000cm/minn       V=114.44L/mmin=144400ccm3/miin        Aqq 横切切面积=V/ww=0.8cmm2(3.14116*rr2)                           ->dd=100mm        通通道直径径最小 10mmm        通道道长度：A1/3.14116*dd=20061ccm2/3.14ccm=6656ccm§ 材料和系系数表（表表二）铝Al9206593562.700798铅Pb1303272411.33446铜Cu390108332108.900515黄铜MSS72-390920968.566440镁Mg101006502081.744664锡Sn2302321127.288172锌Zn3764191917.144289钢0.66C-460-7.844-钢8Crr19NNi-500-7.8-钢18CCr9NNi-500-7.8-载热油2200ooC-25400*2-0.755-水41822-3348881-§ 实际运用用         所有有举例的的数值都都经实践践和试验验的验证证，它们们可能受受各种因因素的影影响，这这些计算算只能提提供一些些参考，并并不担保保适用于于所有条条件。有有关具体体型号设设备的进进一步说说明，富富来备有有充足资资料提供供，可致致电：(8522) 227211 06690 查询。结论    在现代化的压铸工厂中，因应市场的竞争，节省人力、提升品质、降低成本的经营策略是刻不容缓的，模温机的使用，可使模具预热时间减少，成品表面质量提升及可完全自动化生产。事实上，提高模具寿命是提高生产力的必要手段。导热油之之选择和和使用须须知     市市面上有有颇多可可供选择择的导热热油，于于选购时时必需参参考模温温机的最最高温度度限制及及使用温温度，沸沸点要高高于最高高温度限限制，并并留意供供应商建建议的热热油寿命命数据。老老化的油油会造成成沉淀，性性能降低低，其表表现于沸沸点降低低及较易易燃烧。一一般来说说 3550。 模温机机运用 3700。 至至 3880。 沸点，3350。 至 3360。 最高的的操作温温度之导导热油；3200。 模模温机选选用 3350。 沸点，3320。 最高操操作温度度的导热热油。另另外，要要留意最最低启动动油温及及最低运运行油温温的数据据，以配配合当地地天气环环境。导导热油的的质量的的特征应应包括氧氧化稳定定性、防防沈、防防泡沬等等使用寿寿命数据据。