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壓鑄模溫機(jī)熱平衡原理

日期:2024-12-22 20:26
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摘要:
 
       壓鑄模溫機(jī)的工藝是把溶解的合金注入金屬模具,然后冷卻的過程。要把產(chǎn)品做好,除了充填過程中很重要之外,影響冷卻的模溫控制也是很關(guān)鍵的。

       如果把壓鑄模溫機(jī)的工藝看成是一個(gè)模熱循環(huán)過程,在這模具系統(tǒng)里,流出的熱量必須等于進(jìn)入的熱量,不燃模具會(huì)越來越冷或越來越熱,圖一為熱室壓鑄模的熱平衡圖(sankey diagram):進(jìn)入系統(tǒng)的熱量以熔解合金的熱量為主,少量熱能有射嘴的熱能,或模溫機(jī)的熱能管道帶走的熱量。離開的熱量則比較多樣化,*主要的是取走的鑄件的熱量。其次是熱輻射和冷卻管道帶走的熱量,其余的包括熱對(duì)流,噴涂的少量熱量。冷室模具的熱平衡圖在熱量的比例會(huì)有不同,但原理一樣。

模具熱傳遞方式:
      在解釋模具溫度熱平衡的同時(shí),讓我們重溫一下各種熱傳遞的方式。熱輻射:熱量傳遞的3中方式之一。一切溫度高于**零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,熱輻射一電磁輻射的形式發(fā)出能量,溫度越高,輻射出的總能量就越大。同時(shí),物體表面積越大,輻射量也就越大。
P=E. q.A.T
       壓鑄模溫機(jī)在高溫下會(huì)通過熱輻射流失部分熱能。熱傳導(dǎo):熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分,或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象叫做熱傳導(dǎo),是固體中傳熱的主要方式,熱量從物體的高溫部分傳至低溫部分,只要物體內(nèi)存在溫度差,就一定會(huì)發(fā)生傳熱。熱傳導(dǎo)速率決定于物體內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況。

       壓鑄生產(chǎn)中,鑄件熱量傳導(dǎo)至模具,模具熱量傳導(dǎo)至模具,模具熱量傳導(dǎo)至離型劑水分(部分蒸發(fā))和冷卻管道的流體。在流動(dòng)情況下熱傳導(dǎo)與熱對(duì)流同時(shí)進(jìn)行。此外,模具有少量熱能傳導(dǎo)至壓鑄機(jī)板,對(duì)要求高木紋的模具,可以用耐高壓隔熱板放在模具和機(jī)板之間,減少熱流失。熱傳導(dǎo)越快,熱交換效率越高。一般使用的模具型芯材料1.2344或1.2343.熱傳導(dǎo)系數(shù)為25W/mk,模架材料1.1730為45W/mk,模具在某些散熱比較困難,可以選擇傳熱較快的材料,像銅基材料。有用于快速散熱位置(如排氣塊)的鈹銅,熱傳導(dǎo)系數(shù)為100W/mk.
      
        在不同材料下,水的溫度和模面溫度有區(qū)別。鈹銅由于傳熱性能高,水和模面的溫差很小。除了材料,管道至模面的距離,還有水流量也會(huì)影響溫差。

        熱對(duì)流:液體或氣體中,較熱的部分上升,較冷的部分下降,循環(huán)流動(dòng),互相攙和,是溫度趨于均勻。對(duì)流是氣體中傳遞的主要方式,分自然和強(qiáng)迫對(duì)流。

q=hcAdT

模具熱量傳到環(huán)境空氣,外圍的熱空氣以對(duì)流方式帶走少量的熱量,氣化的離型劑水分透過自然對(duì)流帶走熱量,冷卻通道的流體以強(qiáng)迫對(duì)流方式帶走模具熱量。


壓鑄模溫機(jī)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響:

不適當(dāng)?shù)哪貢?huì)影響鑄件質(zhì)量,溫度過高會(huì)導(dǎo)致:

。周期時(shí)間過長(zhǎng)

。離型劑消耗過多

。尺寸精度降低

。模具/工具變形

??s孔/表面凹陷

。表面起泡

。粘模

。頂出困難

。模具磨損

模具溫度過低則導(dǎo)致:

。冷紋

。填充缺料

一下為各種合金壓鑄模具,推薦的表面溫度范圍

鋅合金 120—200C

鋁合金180—300C

鎂合金200—300C

銅合金300—350C

因此,把模具溫度控制在設(shè)定范圍是很重要的。模溫機(jī)正式為此而設(shè)計(jì)的。

壓鑄模溫機(jī)的溫度平衡

       在壓鑄過程中,模具溫度是循環(huán)變化的,并*終保持動(dòng)態(tài)周期性平衡。模溫在金屬進(jìn)入模腔后達(dá)到*高點(diǎn),在剛噴涂萬時(shí)到達(dá)*低點(diǎn)。所謂模具溫度,是指射料前的溫度。壓鑄模具形狀復(fù)雜,模具溫度分布不平均,鑄件也厚薄不均;導(dǎo)致各種質(zhì)量問題,要保證鑄件質(zhì)量,必須細(xì)分模具熱場(chǎng)區(qū),并分開控制溫度。而規(guī)劃模溫控制,需要先了解鑄件要求(表面光潔度、氣密性、強(qiáng)度要求等)見圖3

       生產(chǎn)者要控制模溫范圍,還要減少溫度分布差異;鑄件厚壁位置和模具較熱的部分容易產(chǎn)生縮孔,如果縮孔產(chǎn)生在關(guān)鍵位置,想接近機(jī)加工位置,就會(huì)引起外觀問題,或鑄件泄漏;解決辦法是加強(qiáng)冷卻。相反,鑄件在模腔內(nèi)的冷卻過程中,薄壁位置會(huì)先凝固,產(chǎn)生冷紋,或堵塞了在增壓時(shí)金屬液補(bǔ)縮的途徑,比如,澆口太早凝固會(huì)令鑄件的縮孔增加。因此有需要在薄壁的地方,和流程遠(yuǎn)的位置減少冷卻,甚至加熱。凝固速度對(duì)于鑄件質(zhì)量也有影響,高冷卻速度有助于形成細(xì)化晶粒組織,提高鑄件的致密性。


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