压铸模具的冷却

未济

压铸模具的冷却

我们在考虑压铸模具的设计和使用时，往往较多的是考虑如何生产出几何形状符合要求的铸件。如果我们换一个观测点，从传热学的观点来看压铸机，把它看作是一个热量交换器，一方面我们把熔融的金属注入模具型腔内，在极短的时间内释放出大量的热量，促使模具的温度提高；另一方面，模具通过传导，辐射以及对流的方法其中包括我们对模具的喷及水冷吸收部分热量，使模具温度下降，经过一段时间，在二者的作用下在一温度达到一个平衡点，这时模具的温度就不上也不下降，这一个平衡点的温度对稳定生产是很重要。铸造质量和生产率在很大程度上取决于模具热控制能力，这已经被越来越多的压铸工作者所认识。

我们假设每一次压射合金液带给模具的热量为Q0，在顶出铸件时由铸件带走的热量为Q1，积蓄到模具上的热量为Q2，冷却水带走的热量为Q3，通过喷凃，对流和传导给压铸机的热量为Q4，那么我们可以得出：     Q0=Q1+Q2+Q3+Q4

或者 Q0-Q1=Q2+Q3+Q4

在进入热量平衡状态后，模具就应是停留在一个固定的温度，即Q2=0，因此上式也可以写成：

Q0-Q1=Q3+Q4=常数

在考虑对模具进行热平衡时，先要确定这个平衡点的温度是多少才是合理，由于模具各个部位存在温度梯度，而且在一个循环周期内温度也是变化的，为了现场测量的方便，可以把取出铸件时型腔附近的模具表面温度来作为平衡点的温度（以几个测量点的平均温度），考虑到铸件壁厚的差别，这个平衡点应该控制在合金浇注温度的40%—50%的范围内。以使用ZL102合金生产铸件为例，设定其浇注温度为6500C，那么模具的温度根据铸件的壁厚应控制在2600C到3250C内，如是薄壁零件应控制在上限，厚壁零件控制在下限，模温低于2600C时，易产生夹渣，冷隔，缩裂等铸造缺陷，模温超过3250C，合金的冷凝速度将变慢，铸件容易产生缩孔，气孔和粘模的现象。这里有个矛盾，因薄壁铸件需要模具温度较高些，而铸件由于薄壁金属液具有的热量很少，难以保持较高的模温，相反厚壁铸件希望模温低，由于铸件壁厚热量大而难以保持较低的模温，这就需要在设计冷却系统时根据铸件的形状，各部位的要求和生产周期来综合考虑。如对薄壁铸件在考虑冷却前，先通过增加远端的集渣包来提高模温，然后再用冷却水来保持模温。在实际的生产中往往出现由于模具的冷却能力不足，操作者采用延长喷浍时间来降低模温。使生产过程的控制增加了不稳定因素，这样就增加了操作的周期，又不必要的浪费了涂料，还由于在一个生产循环周期内模具温度变化过大而加大模具热疲劳产生的应力，提前出现开裂从而降低模具寿命。

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