《金屬壓鑄工藝與模具設(shè)計》第12章：加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1、（時間：1次課，2學(xué)時）n模具溫度是影響壓鑄件質(zhì)量的一個重要因素，但在生產(chǎn)過程中往往未被嚴格地控制。大多模具溫度是影響壓鑄件質(zhì)量的一個重要因素，但在生產(chǎn)過程中往往未被嚴格地控制。大多數(shù)形狀簡單、壓鑄工藝性好的壓鑄件對模具溫度控制要求不高，模具溫度在較大范圍內(nèi)變數(shù)形狀簡單、壓鑄工藝性好的壓鑄件對模具溫度控制要求不高，模具溫度在較大范圍內(nèi)變動仍能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。而生產(chǎn)某些復(fù)雜壓鑄件時，只有當模具溫度控制在某一較窄動仍能生產(chǎn)出合格的壓鑄件。而生產(chǎn)某些復(fù)雜壓鑄件時，只有當模具溫度控制在某一較窄范圍內(nèi)時，才能生產(chǎn)出合格的壓鑄件，此時，必須嚴格控制模具溫度。范圍內(nèi)時，才能生產(chǎn)出合格的壓鑄件，此時，必須

2、嚴格控制模具溫度。n在每一個壓鑄循環(huán)中，模具型腔內(nèi)的溫度是變化的。圖在每一個壓鑄循環(huán)中，模具型腔內(nèi)的溫度是變化的。圖12.1所示為某鋁合金在所示為某鋁合金在650時壓時壓鑄厚度為鑄厚度為4 mm的壓鑄件，其型腔溫度的變化。壓射前模具溫度為的壓鑄件，其型腔溫度的變化。壓射前模具溫度為200，循環(huán)持續(xù)時間，循環(huán)持續(xù)時間為為24 s。n使模具升溫的熱源，一是由金屬液帶入的熱量，二是金屬液充填型腔所消耗的一部分機械使模具升溫的熱源，一是由金屬液帶入的熱量，二是金屬液充填型腔所消耗的一部分機械能轉(zhuǎn)換成的熱能。模具在得到熱量的同時也向周圍散發(fā)熱量，如果在單位時間內(nèi)模具吸收能轉(zhuǎn)換成的熱能。模具在得到熱量的同

3、時也向周圍散發(fā)熱量，如果在單位時間內(nèi)模具吸收的熱量與散發(fā)的熱量相等而達到一個平衡狀態(tài)，則稱為模具的熱平衡。模具的溫度控制就的熱量與散發(fā)的熱量相等而達到一個平衡狀態(tài)，則稱為模具的熱平衡。模具的溫度控制就是把模具在熱平衡時的溫度控制在模具的最佳工作溫度內(nèi)。是把模具在熱平衡時的溫度控制在模具的最佳工作溫度內(nèi)。n模具的溫度控制是通過模具的加熱和冷卻系統(tǒng)來達到的。加熱與冷卻系統(tǒng)的主要作用是提模具的溫度控制是通過模具的加熱和冷卻系統(tǒng)來達到的。加熱與冷卻系統(tǒng)的主要作用是提高壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量；穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度；提高壓鑄機生產(chǎn)效率；降低模高壓鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量；穩(wěn)定壓鑄件的尺寸精度；提高壓鑄

4、機生產(chǎn)效率；降低模具熱交變應(yīng)力，提高模具使用壽命。具熱交變應(yīng)力，提高模具使用壽命。n12.1 模具的加熱模具的加熱 n12.2 模具的冷卻模具的冷卻 n壓鑄模常用的加熱方法有以下幾種。壓鑄模常用的加熱方法有以下幾種。n1煤氣、天然氣加熱n這種加熱方法方便，成本低，但會使模具型腔表面尤其是型腔中較小的凸起部分過熱，最這種加熱方法方便，成本低，但會使模具型腔表面尤其是型腔中較小的凸起部分過熱，最后使型腔軟化，從而降低模具壽命，而且加熱時間長。后使型腔軟化，從而降低模具壽命，而且加熱時間長。n2低熔點合金加熱n用煤氣、天然氣和電加熱模具是利用外部熱源加熱模具，這種加熱方法是比較合理的。對用煤氣、天然

5、氣和電加熱模具是利用外部熱源加熱模具，這種加熱方法是比較合理的。對于壓鑄鋅合金之類低熔點合金，也可以不用外部熱源加熱壓鑄模，而是在冷的壓鑄模中直于壓鑄鋅合金之類低熔點合金，也可以不用外部熱源加熱壓鑄模，而是在冷的壓鑄模中直接澆入金屬液，利用金屬液熱量加熱模具。開始壓鑄的幾個鑄件表面質(zhì)量是很差的，舍棄接澆入金屬液，利用金屬液熱量加熱模具。開始壓鑄的幾個鑄件表面質(zhì)量是很差的，舍棄不要。這種預(yù)熱方法一般對壓鑄模使用壽命影響不大，但有時也出現(xiàn)鑄件會粘附在動、定不要。這種預(yù)熱方法一般對壓鑄模使用壽命影響不大，但有時也出現(xiàn)鑄件會粘附在動、定模上的現(xiàn)象，如果壓鑄鋁合金等高熔點合金也用這種方法時，就會大大降低

6、模具壽命。模上的現(xiàn)象，如果壓鑄鋁合金等高熔點合金也用這種方法時，就會大大降低模具壽命。n3電加熱n電加熱器有電阻加熱器、電感應(yīng)加熱器和紅外線加熱器。其中最常采用的是電熱管加熱，電加熱器有電阻加熱器、電感應(yīng)加熱器和紅外線加熱器。其中最常采用的是電熱管加熱，可以根據(jù)需要選用合適的規(guī)格。電熱管一般布置在動定模套板可以根據(jù)需要選用合適的規(guī)格。電熱管一般布置在動定模套板(也可以通過鑲塊也可以通過鑲塊)、支承板、支承板和座板上，按實際需要設(shè)置電熱管的安裝孔，布置時應(yīng)避免與活動型芯或推桿發(fā)生干擾。和座板上，按實際需要設(shè)置電熱管的安裝孔，布置時應(yīng)避免與活動型芯或推桿發(fā)生干擾。電加熱清潔方便、操作安全，但成本較

7、高。如果用電加熱清潔方便、操作安全，但成本較高。如果用SRM3型電熱管時，模具的孔徑與電熱型電熱管時，模具的孔徑與電熱管外徑的配合間隙不應(yīng)大于管外徑的配合間隙不應(yīng)大于0.8 mm，否則會降低傳熱效率。在動、定模上可布置供安裝，否則會降低傳熱效率。在動、定模上可布置供安裝熱電偶的測溫孔，以便控制模溫。熱電偶的測溫孔，以便控制模溫。n模具的冷卻方式主要有風(fēng)冷和水冷兩種。模具的冷卻方式主要有風(fēng)冷和水冷兩種。n1風(fēng)冷的特點n風(fēng)冷用于散熱量要求較小的模具，如壓鑄低熔點、中小型薄壁鑄件的模具。風(fēng)冷用于散熱量要求較小的模具，如壓鑄低熔點、中小型薄壁鑄件的模具。n(1)風(fēng)力來自鼓風(fēng)機或壓縮空氣。風(fēng)力來自鼓風(fēng)機

8、或壓縮空氣。n(2)模具內(nèi)不設(shè)冷卻裝置，結(jié)構(gòu)簡單。模具內(nèi)不設(shè)冷卻裝置，結(jié)構(gòu)簡單。n(3)能將模具涂料吹勻，并加速驅(qū)散涂料所揮發(fā)的氣體，減少鑄件氣孔。能將模具涂料吹勻，并加速驅(qū)散涂料所揮發(fā)的氣體，減少鑄件氣孔。n(4)冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低。冷卻速度慢，生產(chǎn)效率低。n圖圖12.2所示為型芯風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)。所示為型芯風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)。 n2水冷的特點n在連續(xù)大批量生產(chǎn)大、中型鑄件或厚壁鑄件時，為保持模具熱平衡，多用水冷卻模具。在在連續(xù)大批量生產(chǎn)大、中型鑄件或厚壁鑄件時，為保持模具熱平衡，多用水冷卻模具。在模具內(nèi)設(shè)置冷卻水通道，使熱量隨冷卻水流動而迅速排出。水冷的特點為：模具內(nèi)設(shè)置冷卻水通道，使熱量隨冷卻水流

9、動而迅速排出。水冷的特點為：n(1)模具內(nèi)增設(shè)冷卻水通道，增加了模具的復(fù)雜程度。模具內(nèi)增設(shè)冷卻水通道，增加了模具的復(fù)雜程度。n(2)冷卻速度比風(fēng)冷快，生產(chǎn)效率高，控制方便。冷卻速度比風(fēng)冷快，生產(chǎn)效率高，控制方便。n(3)冷卻水溫度要控制。冷卻水溫度要控制。n(4)要防止冷卻水通道內(nèi)沉積沉淀物。要防止冷卻水通道內(nèi)沉積沉淀物。n(5)冷卻水通道直徑冷卻水通道直徑推薦為推薦為816 mm，其孔壁距澆口或型腔的壁面一般取，其孔壁距澆口或型腔的壁面一般取1015 mm。n3水冷卻裝置的設(shè)計要點n由由4.3.2一節(jié)得知使模具熱量平衡的冷卻水通道直徑與數(shù)量的有關(guān)計算公式。冷一節(jié)得知使模具熱量平衡的冷卻水通道

10、直徑與數(shù)量的有關(guān)計算公式。冷卻水通道設(shè)計要點為：卻水通道設(shè)計要點為：n(1)冷卻水通道要求布置在型腔內(nèi)溫度最高，熱量比較集中的區(qū)域。要使通道冷卻水通道要求布置在型腔內(nèi)溫度最高，熱量比較集中的區(qū)域。要使通道通暢，不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。通暢，不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。n(2)模具鑲拼結(jié)構(gòu)上有冷卻水通道通過時，要求采取密封措施，防止泄漏?？赡＞哞偲唇Y(jié)構(gòu)上有冷卻水通道通過時，要求采取密封措施，防止泄漏?？梢杂妹芊鈮|圈或用銅管、不銹鋼管作為冷卻通道穿過鑲拼結(jié)構(gòu)交界處。以用密封墊圈或用銅管、不銹鋼管作為冷卻通道穿過鑲拼結(jié)構(gòu)交界處。n(3)水管接頭盡可能設(shè)置在模具的下面或操作者的對面一側(cè)。其外徑尺寸應(yīng)統(tǒng)水管接頭盡可能設(shè)置在模具的下面或操作者的對面一側(cè)。其外徑尺寸應(yīng)統(tǒng)一，以便接裝輸水膠管。一，以便接裝輸水膠管。n4冷卻水通道的布置形式n圖圖12.3、圖、圖12.4、圖、圖12.5及圖及圖12.6是常用的幾種型腔、型芯冷卻通道布置形式。是常用的幾種型腔、型芯冷卻通道布置形式。分流錐冷卻如圖分流錐冷卻如圖12.7所示。澆口套冷卻如圖所示。澆口套冷卻如圖12.8所示。內(nèi)澆口冷卻如圖所示。內(nèi)澆口冷卻如圖12.9所所示，冷卻通道布置在內(nèi)澆口正下方示，冷卻通道布置在內(nèi)澆口正下