中国压铸杂志

微量喷雾第二部分:产品外形和模具运水

作者:admin 来源:原创 发表时间:2017-09-02
 

 
这一系列文章介绍的是Pressmetall GDC集团在引入最小剂量润滑/微量喷雾技术后所取得的经验。在第一部分中重点阐述了压铸行业引入这一技术的动机, 本文作为第二部分论述了产品和模具外形,以及模具运水。
 
产品和模具外形
哪些产品适合进行微量喷雾? 模具设计的重点是什么? 在进行了无数次的结构方面的讨论后,对于第一个问题得到的答案是:扁平件,薄壁件以及低热量输入产品。这些结论大部分是以微量喷雾的理论经验为基础,一般来说不存在一个标准答案。只要铝熔液所带入的热量,在经济上合理的时间内能够通过模具内部运水带出到压铸模具外部,并且没有特别分裂开的模具表面几何形状(比如,深度大于50mm的行位结构),就能够从传统喷雾工艺转变为微量喷雾。
 
模具运水
对于微量喷雾工艺的应用,除了产品形状,模具运水的设计同样具有非常重要的意义。
工厂为改变传统喷雾工艺,加工出的良好运水系统使得Pressmetall GDC公司能够在一次小批量试产时用微量喷雾工艺生产出7件压铸件。模具穴数为2-10穴时,每啤重量在1,5-4,0 kg范围内。
有针对性的使用运水设计(比如针状冷却和隔水片)的标准模具,对于压铸行业50%-60%的产品,都可以通过使用最小剂量喷涂技术来进行生产。
在模具热平衡中,热传导的方式起着至关重要的作用。关于这一点,要对热传导和对流加以区分。
由于热分布不均匀,通过原子或分子之间动能交换所进行的固体、液体或是气体内部的能量传输被称为热传导,温度梯度和热传导率为其变量。
热传导的另一种类型是由于液体或气体流动而出现的对流。牛顿定律描述了壁面和流体之间的热流量。对于对流起决定作用的变量为壁面温度,流体平均温度、接触面(这种情况下指的是运水孔内面积,与直径和流道长度相关)以及热传导系数。
铝熔液所带来的热量通过运水流道,喷雾过程,环境、料筒带走。传统喷雾工艺能将约30%-40%的输入热量消散到环境中(图1),而微量喷雾仅约0%,这就意味着,更多的热量必须强制性的通过运水流道排出。
 

 
无论是对于传统的喷雾工艺还是微量喷雾工艺,最佳运水方案都必须依据具体产品来进行全新设计。在进行模具设计以及铸造过程中可利用的主要影响变量,除了具备足够热导率的钢材的选择,还有运水流道与模具表面的间距这一参数,调温介质油或是水的选择,发热和冷却设备的体积流量,以及运水介质的初流温度。
在运水系统的设计过程中,除了运水流道与模具表面的间距,另外很难到达的轮廓区域的针状冷却也具有决定性的意义。在图2中展示了,运水设计中水流转向的一般方法。除了介质分流,也就是通过隔水片使水流转向(图 2a)以及使用分流器(图 2b),还可以通过具备高导热率的导热针/导热管来散热(图 2c)。前面所描述的轮廓区域的另外一种有效散热方法是使用螺旋镶件(图3)。


图2和图3所示的模具运水设计方案对于外直径4-15mm的镶件来说是完全不可行的。狭长的镶件形状不仅决定性的影响镶件寿命,而且影响量产过程中的产品结构形成。在量产过程中,未冷却镶件温度能达到250-350 °C,由于热疲劳而导致镶件断裂。另外,高温下形成热节,使收缩孔形成增加。这些最大钻孔长度达到200mm的模具镶件必然要进行运水调温。对这一镶件进行冷却的比较经济的方式是使用图4所示的喷涂冷却系统。使用金属粉末通过3D镭射技术来生产镶件轮廓直至整个镶件,是加工近轮廓运水的另一种不太经济的解决方案。
 

 
一种不常见的优化模具运水的方法是模具分割制造。在弗莱堡矿业学院,pro forma公司,ONI温控技术公司以及应用研究和技术中心的一个合作项目中,根据一个厚壁发动机支座开发出了这一运水方式。通过简单的针状冷却加工而成的标准运水(图5a)无法达到能够使用微量喷雾工艺的要求。产品重1.4kg,2穴铸件重量约4.0kg。为使这一产品组合具备应用微量喷雾的条件,通过前面提到的分割制造这一运水设计方案,集中在运水上。
标签:

新浪微博推荐
更多相关文章

本文观点对你有何启发?如果你有更独到的见解,请在下面的评论栏与更多同行分享:

发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价: