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    冷室壓鑄機對整體的溫度控制

    發布時間:2021-12-02


    由于冷室壓鑄機的不斷發展,其生產成本更低、效率更高、實時控制也越來越精細。冷壓鑄機壓鑄件生產過程中,金屬液澆入壓室,壓射沖頭在壓室內向前運動,使金屬液壓進入型腔,由于壓沖頭與壓室之間相對運動,高溫高壓環境惡劣,通常會引起壓室腐蝕、沖頭磨損失效以及咬合卡死等問題,而壓室是鑄造生產中極為重要的消耗品,其使用壽命直接影響壓鑄生產的效率和成本,所以壓室的溫度控制也變得越來越重要。

    1在制造過程中的壓室溫度。

    從壓室進入高溫壓室到完成壓射過程,壓室溫度隨著與高溫金屬液的不斷接觸而逐漸升高,但受高溫金屬液沖擊、接觸時間、壓力等因素影響,壓室溫度分布不均。壓室進料口部位一開始就受到高溫金屬液的沖擊,壓室溫度在此處是最高的,在發動機缸體壓鑄時,該處的溫度最高為300℃,壓室接近澆口,因受鋁溶液長期接觸,并伴隨有較高的壓力,該處的溫度也較高;相對來說,在壓室中部的溫度比較低。壓鑄件的填充度一般在40%-75%之間,壓室的上部沒有與金屬液的高溫直接接觸,僅受熱輻射的影響,所以壓室上部溫度較低,中間部位溫度高于上部,壓室底部長期與高溫金屬液接觸,溫度最高。

    2冷卻方案

    壓力室溫度過高、壓力差大,在壓鑄生產過程中,壓力室很容易發生變形;壓室溫度過低,會影響鋁液的溫度從而造成冷料影響鑄件質量。通過對壓室預熱溫度與壓室凝固層平均厚度的關系進行模擬,發現在150℃~280℃范圍內,壓室預熱溫度越高,冷凝層平均厚度越小,越不容易產生冷料。采用不同的冷卻方式,最終可獲得較好的壓室溫度控制。

    2.1部分冷卻。

    按壓室溫分布,在壓室進料口和壓室的澆口套區域溫度最高,局部冷卻為局部冷卻,最大的地方則是這兩個溫度最高的部位。

    在壓室口區域,由于高溫的金屬熔液長期沖刷,熱交變應力集中,下部容易形成蜂巢狀侵蝕。因此下部設計冷卻系統,降低局部溫度,減小應力變化范圍。要注意的是冷水溝中心距壓室內面的距離要大于10mm,這樣效果比較好。

    壓室澆口套區域受高溫、高壓影響,容易發生疲勞變形、磨損,從強度考慮,不宜采用藏冷系統。外加一種循環水冷卻環流,軸向盡量增大,以增加接觸面積,改善冷卻效果。根據受力強度的不同,應確保壓室壁厚足夠,并在外表面加工出水溝。冷卻環與壓室采用壓配法組裝,然后將該接合部位用銅焊封緊,并要求先試壓后再使用。

    部分冷卻方式是目前冷室內壓鑄機整體式壓鑄機較為普遍采用的方式,能較好地在冷卻壓室溫度較高的區域,且成本低、經濟性好,但壓室整體溫度平衡性較差。

    2.2全冷卻。

    對壓室進行了整體加冷,冷卻通道孔沿壓室軸向貫穿,壓室下面有大量的冷卻通道,壓室上方的冷卻通道布置得很少,可以對壓室所有部位進行冷卻。但是壓室中間溫度比較低,容易產生冷料影響產品質量,壓室強度降低。澆注金屬液溫度較低、壓室溫差較小,比較適宜采用這種方法。

    3控制系統

    常見的冷卻水采用直接循環水,進水口與冷卻循環水相連,冷卻水常開,通過調節流量來控制冷卻效果,這種方法最經濟實用,不能對冷卻效果起到很好的控制作用。另外還有通過控制系統定期調節冷卻水閥的開關,調節冷卻水流量的大小,從而實現對不同時段不同溫度的冷卻控制,這就要求對冷卻水在各種狀態下的時長和切點進行摸索與測試。由于壓鑄機實時控制技術的不斷發展,壓室冷卻水控制趨于實時控制。冷水機實時控制系統需要監測冷卻效果,通過監測結果對冷卻水供應情況進行實時控制。通常采用的方法是通過對出水管冷卻水溫度進行監測來控制其流量,這樣就可以實現對冷卻水進行一定程度的實時控制,但是對冷卻效果、冷卻部位溫度無法進行精確監測,存在偏差,屬于間接實時控制。而且直接實時控制,需要監測冷卻部位的溫度,安裝在冷卻部位的熱敏元件實時采集冷卻部位的溫度狀況,通過冷卻部位的溫度狀況實時控制冷卻水供應,但是,目前還沒有形成有效、低成本、可推廣的實時壓室溫度采集技術。

    4總結

    在壓鑄工業中,壓鑄機實時控制系統越來越精細、完善,對壓鑄室的溫控也日益重視。當前多數壓鑄機對壓鑄機的溫度沒有形成有效的監測,如何精確、全面地監測壓室溫度從而更加精確地實時控制壓室冷卻系統,將成為一個新的課題。

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