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压铸模温机热平衡原理

日期:2021-11-23 15:32
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摘要:
 
       压铸模温机的工艺是把溶解的合金注入金属模具,然后冷却的过程。要把产品做好,除了充填过程中很重要之外,影响冷却的模温控制也是很关键的。

       如果把压铸模温机的工艺看成是一个模热循环过程,在这模具系统里,流出的热量必须等于进入的热量,不燃模具会越来越冷或越来越热,图一为热室压铸模的热平衡图(sankey diagram):进入系统的热量以熔解合金的热量为主,少量热能有射嘴的热能,或模温机的热能管道带走的热量。离开的热量则比较多样化,*主要的是取走的铸件的热量。其次是热辐射和冷却管道带走的热量,其余的包括热对流,喷涂的少量热量。冷室模具的热平衡图在热量的比例会有不同,但原理一样。

模具热传递方式:
      在说明模具温度热平衡的同时,让大家重温一下各种热传递的方式。热辐射:热量传递的3中方式之一。一切温度高于优良零度的物体都能产生热辐射,热辐射一电磁辐射的形式发出能量,温度越高,辐射出的总能量就越大。同时,物体表面积越大,辐射量也就越大。
P=E. q.A.T
       压铸模温机在高温下会通过热辐射流失部分热能。热传导:热量从系统的一部分传到另一部分,或由一个系统传到另一个系统的现象叫做热传导,是固体中传热的主要方式,热量从物体的高温部分传至低温部分,只要物体内存在温度差,就一定会发生传热。热传导速率决定于物体内温度场的分布情况。

       压铸生产中,铸件热量传导至模具,模具热量传导至模具,模具热量传导至离型剂水分(部分蒸发)和冷却管道的流体。在流动情况下热传导与热对流同时进行。此外,模具有少量热能传导至压铸机板,对要求高木纹的模具,可以用耐高压隔热板放在模具和机板之间,减少热流失。热传导越快,热交换效率越高。一般使用的模具型芯材料1.2344或1.2343.热传导系数为25W/mk,模架材料1.1730为45W/mk,模具在某些散热比较困难,可以选择传热较快的材料,像铜基材料。有用于快速散热位置(如排气块)的铍铜,热传导系数为100W/mk.
      
        在不同材料下,水的温度和模面温度有区别。铍铜由于传热性能高,水和模面的温差很小。除了材料,管道至模面的距离,还有水流量也会影响温差。

        热对流:液体或气体中,较热的部分上升,较冷的部分下降,循环流动,互相搀和,是温度趋于均匀。对流是气体中传递的主要方式,分自然和强迫对流。

q=hcAdT

模具热量传到环境空气,外围的热空气以对流方式带走少量的热量,气化的离型剂水分透过自然对流带走热量,冷却通道的流体以强迫对流方式带走模具热量。


压铸模温机对铸件质量的影响:

不适当的模温会影响铸件质量,温度过高会导致:

。周期时间过长

。离型剂消耗过多

。尺寸精度降低

。模具/工具变形

。缩孔/表面凹陷

。表面起泡

。粘模

。顶出困难

。模具磨损

模具温度过低则导致:

。冷纹

。填充缺料

一下为各种合金压铸模具,推荐的表面温度范围

锌合金 120—200C

铝合金180—300C

镁合金200—300C

铜合金300—350C

因此,把模具温度控制在设定范围是很重要的。模温机正式为此而设计的。

压铸模温机的温度平衡

       在压铸过程中,模具温度是循环变化的,并*终保持动态周期性平衡。模温在金属进入模腔后达到*高点,在刚喷涂万时到达*低点。所谓模具温度,是指射料前的温度。压铸模具形状复杂,模具温度分布不平均,铸件也厚薄不均;导致各种质量问题,要保证铸件质量,必须细分模具热场区,并分开控制温度。而规划模温控制,需要先了解铸件要求(表面光洁度、气密性、强度要求等)见图3

       生产者要控制模温范围,还要减少温度分布差异;铸件厚壁位置和模具较热的部分容易产生缩孔,如果缩孔产生在关键位置,想接近机加工位置,就会引起外观问题,或铸件泄漏;解决办法是加强冷却。相反,铸件在模腔内的冷却过程中,薄壁位置会先凝固,产生冷纹,或堵塞了在增压时金属液补缩的途径,比如,浇口太早凝固会令铸件的缩孔增加。因此有需要在薄壁的地方,和流程远的位置减少冷却,甚至加热。凝固速度对于铸件质量也有影响,高冷却速度有助于形成细化晶粒组织,提高铸件的致密性。


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