من مختارات السيد تشين بينغ
نشرت أصلا في الصب الخاص والسبائك غير الحديدية
1 、 التحكم في درجة الحرارة
1) درجة حرارة العفن
تؤثر درجة حرارة مادة القولبة بشكل مباشر على اللزوجة وقدرة التعبئة لمادة القولبة، الأمر الذي يتطلب تحكمًا دقيقًا وسرعة استجابة سريعة عند تغيير إعدادات درجة الحرارة. في الوقت الحاضر، تم تجهيز مكابس الشمع المتقدمة في البلدان الأجنبية بخزانات تخزين الشمع المعجون المقسمة التي يمكن التحكم في درجة حرارتها، ولكن يتم أيضًا إدخال مستشعر درجة الحرارة مباشرة في مادة القالب من أجل التحكم الدقيق في درجة حرارة مادة القالب في أي حالة من السائل. للصق، ويمكن تعديلها حسب الرغبة للتكيف مع متطلبات الضغط على قوالب الشمع المختلفة. بمجرد تغيير إعداد درجة الحرارة، يستجيب النظام بمعدل 0.5 درجة مئوية كل 3 دقائق مع نطاق تقلب في درجة الحرارة يبلغ 0.3 درجة مئوية فقط [1].
2) الضغط على درجة الحرارة
لا تولي معظم مكابس الشمع اهتمامًا كبيرًا بالتحكم في درجة حرارة قالب الضغط، ولكن عادةً ما تتحكم في درجة حرارة الصفيحة، وبالتالي القالب، عن طريق زيادة / تقليل تدفق مياه التبريد عبر الصفيحة باستخدام صمام يدوي مشابه لـ صنبور المياه. نظرًا لأن التوصيل الحراري بين الصفيحة والمكبس غير موثوق به، كما أن سمك جدار المكبس له أيضًا تأثير كبير على درجة حرارة التجويف. لذلك، هذه الطريقة لا تتحكم بدقة في درجة حرارة تجويف قالب الضغط. يمكن اعتبار الطرق التالية لتحسين التحكم في درجة الحرارة داخل قالب الضغط:
قم بقياس درجة حرارة اللوح باستخدام المزدوجات الحرارية، وقرر فتح أو إغلاق صمام أنبوب مياه التبريد وفقًا لدرجة حرارة اللوح. وهذا يؤدي إلى تحكم أفضل في درجة حرارة اللوحة. تقدم شركة Howmet TMP (الولايات المتحدة الأمريكية) لوحات تحكم مزودة بنظام تحكم في التدفئة/التبريد يعتمد على سخان كهربائي للتدفئة ومبرد للتبريد [1].0 بالطبع، يمكن أن يسبب التحول السريع من التدفئة إلى التبريد تقلبات في سطح الصوانى درجة الحرارة، وخاصة إذا كان هناك مزدوجة حرارية واحدة فقط في الصوانى.
أفضل طريقة للتحكم في درجة حرارة الصوانى هي استخدام منظم الحرارة للتحكم في درجة حرارة ماء التبريد والحفاظ عليها ثابتة. وبالتالي يتم الحفاظ على درجة حرارة الصوانى ضمن النطاق المطلوب. إذا كانت كل وحدة تحكم في درجة الحرارة تحتوي على منافذ إدخال وإخراج متعددة، فمن الممكن التحكم في درجة حرارة عدة أسطوانات في نفس الوقت. ومع ذلك، لسوء الحظ، لا تتجنب أي من هذه الطرق تأثير تأثير التبادل الحراري بين اللوح والمكبس، بحيث لا يزال التحكم في درجة حرارة المكبس غير موثوق به للغاية. أفضل طريقة للتحكم في درجة حرارة تجويف الضغط هي التحكم بها بشكل منفصل عن الصفيحة. يتم تركيب المزدوجات الحرارية في أقرب مكان ممكن من سطح التجويف في جسم القولبة بالضغط، ويتحكم منظم الحرارة بشكل مباشر في درجة حرارة ماء التبريد بحيث يمكن الحفاظ على درجة حرارة التجويف بدقة في النطاق المطلوب. في الواقع، تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع منذ فترة طويلة في آلات صب حقن البلاستيك. السبب وراء عدم انتشارها بعد في الصب الدقيق يرجع بشكل أساسي إلى مشكلة التكلفة. يوصى بتقليل التكلفة عن طريق حفر ثقوب أو فتحات في قالب الضغط الموجود وإنشاء الممرات المائية وتركيب سخانات كهربائية. يمكن استخدام نفس نمط الممر المائي على الجزء الخلفي من قالب الضغط لأشكال هندسية مختلفة للتجويف، ولا يلزم سوى وحدة تحكم واحدة في درجة الحرارة. من الواضح أنه من المهم أيضًا عزل الجزء العلوي والسفلي وحتى جوانب المكبس بحيث لا تؤثر التغيرات في درجات الحرارة في المكبس والبيئة المحيطة على المكبس.
2 、 التحكم في الضغط والتدفق
من بين العديد من معلمات العملية التي يجب التحكم فيها في عملية التشكيل، يعد التحكم في الضغط والتدفق هو الأكثر أهمية، باستثناء درجة الحرارة. على الرغم من أنه لا يمكن فصل تدفق مادة القولبة عن محرك الضغط، إلا أن الضغط والتدفق مرتبطان ارتباطًا وثيقًا. ومع ذلك، فإن حالة تدفق مادة القالب لا تتعلق فقط بالضغط، ولكن أيضًا بلزوجتها ومقاومتها أثناء عملية الحقن. لذلك، فهما مفهومان مختلفان تمامًا، ولهما تأثيرات مختلفة على جودة قوالب الشمع. يجب السيطرة عليها بشكل منفصل. عادة يتم التحكم في الضغط عن طريق الصمامات الهيدروليكية، في حين يتم التحكم في التدفق بشكل رئيسي عن طريق صمامات التحكم في التدفق. فيما يتعلق بالتحكم في الضغط والتدفق، غالبًا ما يتم تقسيم الدول الأجنبية إلى الدرجات العديدة التالية من معدات ضغط الشمع [2]:
1) التحكم في الضغط فقط
تحتوي الدائرة الهيدروليكية على صمام تحكم في الضغط فقط ولا تحتوي على صمام تحكم في التدفق. عند استخدام هذا النوع من المكابس، فإن أي تغيير بسيط في مادة القالب ودرجة الحرارة المحيطة (بما في ذلك درجة حرارة الغرفة، أو درجة حرارة السائل الهيدروليكي، أو درجة حرارة أسطوانة الشمع، وما إلى ذلك) سيؤدي إلى تغيير في معدل تدفق مادة القالب، مما يؤدي إلى سيؤثر بدوره على جودة قالب الشمع. وبالإضافة إلى ذلك، لا يمكن تحقيق معدلات تدفق منخفضة عند الضغوط العالية؛ لا يمكن تحقيق معدلات تدفق عالية عند الضغوط المنخفضة. إذا كان مطلوبًا معدل تدفق منخفض لتجنب تدحرج الهواء وكان مطلوبًا ضغطًا مرتفعًا للحصول على جودة سطحية جيدة، فلا يمكن تلبية المتطلبات. في الوقت الحاضر، نادرا ما يستخدم هذا النوع من المعدات في الولايات المتحدة وأوروبا.
2) التحكم في الضغط والتدفق في نفس الوقت، ولكن دون تعويض الضغط
بالمقارنة مع السابق، يتم إضافة صمام التحكم في التدفق إلى الدائرة الهيدروليكية. الميزة هي أنه يمكن الحصول على معدل تدفق منخفض عندما يكون الضغط مرتفعًا. ومع ذلك، ونظرًا لعدم تعويض الضغط، لا يمكن تحقيق معدلات تدفق عالية عند الضغوط المنخفضة. علاوة على ذلك، فإن اختلافات الضغط ودرجة الحرارة لها تأثير على معدل التدفق، مما يؤثر بدوره على جودة قالب الشمع.
3) التحكم المتزامن في الضغط والتدفق، بالإضافة إلى تعويض الضغط
هذا هو نظام التحكم المجهز بالنماذج السائدة لمكابس الشمع الأجنبية. يحتوي صمام التحكم في التدفق في النظام على وظيفة زيادة (تقليل) السرعة المساعدة. عندما تتغير مقاومة التدفق أو درجة الحرارة قليلاً، يمكن لمعوض الضغط في صمام التحكم زيادة أو تقليل الضغط تلقائيًا وضبط حجم صمام التحكم في التدفق لتنظيم معدل تدفق مادة القالب بدقة. لذلك، ضمن نطاق الضغط المحدد مسبقًا، بغض النظر عن كيفية تغير درجة الحرارة ومقاومة التدفق، يمكن التحكم في معدل تدفق القالب. علاوة على ذلك، يمكن تعديل معدل التدفق بشكل تعسفي دون قيود الضغط. يتيح ذلك ملء القالب بمعدل تدفق منخفض في بداية عملية ملء القالب لتجنب الاضطراب وإطلاق الغازات، ومن ثم زيادة معدل التدفق للحصول على قالب شمع ناعم وكامل بدون فصل بارد على السطح.
4) تحكم منفصل في الضغط والتدفق في كلا الاتجاهين، بالإضافة إلى التحكم في الضغط على مرحلتين
ويعني ما يسمى بالتحكم في الأوضاع المعزولة المزدوجة (DIMC) أنه يتم التحكم في معلمتي العملية، الضغط والتدفق، بشكل مستقل تمامًا عن بعضهما البعض. ويعني ما يسمى بالتحكم في الضغط على مرحلتين أنه يتم فصل ضغط الملء وضغط الضغط والتحكم فيهما بشكل منفصل (الشكل 3-1) [3]. من المأمول عادةً أنه في ظل فرضية عدم إنتاج الرش والرش، يجب أن يكون ضغط التعبئة كبيرًا بشكل مناسب لتقصير وقت التعبئة، بحيث تصلب مادة القالب بأقل قدر ممكن أثناء عملية التعبئة، مما يضمن امتلاء التعبئة. والحصول على محيط واضح لقالب الشمع المصقول. يجب تقليل ضغط الضغط بشكل مناسب، وذلك للتأكد من أن سطح قالب الشمع لا يحتوي على انكماش أو تشوه صغير، ويكون الحجم ثابتًا، وفي نفس الوقت، يجعل الحافة الطائرة واللدغ أقل. تجدر الإشارة إلى أنه عند امتلاء 95% إلى 99% من حجم تجويف الضغط، بدلاً من ملئه بالكامل بنسبة 100%، يجب أن ينتقل الضغط على الفور إلى الأسفل (الشكل 3-2). والغرض من ذلك هو تجنب تأثير (نبض الضغط) لمادة القالب التي تملأ التجويف، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالقلب وتزيد من نتوءات قالب الشمع، ولمساعدة الهواء المتبقي في التجويف على الهروب وتجنب الهواء. فقاعات في قالب الشمع. يعد AFC (التحكم في التدفق المتسارع) الذي تم تطويره وحصل على براءة اختراع بواسطة Howmet-TMP ممثلًا نموذجيًا لهذا النوع من أنظمة التحكم.
3. التحكم الآلي في عملية الحقن
الدورة العامة لعملية الحقن قصيرة، عادةً ما تستغرق من دقيقة إلى عدة دقائق، ولكنها تحتاج إلى التحكم في الكثير من معلمات العملية، بما في ذلك على الأقل الضغط ومعدل التدفق ودرجة الحرارة والوقت وعناصر أخرى. في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن، من الصعب الاعتماد على التحكم الدقيق الاصطناعي، مع التطور السريع لتكنولوجيا الكمبيوتر، يجب أن تظهر أنظمة التحكم بالكمبيوتر إلى حيز الوجود!
التحكم ببرامج الكمبيوتر
قامت شركة MPI الأمريكية بتطوير آلة ضغط الشمع الأوتوماتيكية للتحكم بالكمبيوتر الصغير في عام 1992 في الاجتماع السنوي الأربعين لـ ICI والاجتماع السنوي الثامن لأول مرة في العالم في مجال الصب الدقيق (الشكل 3-3) [4]. تم تجهيز الماكينة بنظام تحكم محوسب قادر على الإعداد المسبق لجميع معلمات عملية الصب بالقالب. على شاشة الكمبيوتر، يمكن للمشغل أيضًا الوصول بسهولة إلى البرامج الموجودة في الكمبيوتر واستدعاءها. بدون التشغيل اليدوي، تعمل الآلة تلقائيًا وفقًا للبرنامج. في حالة حدوث أي خلل أثناء التشغيل، سيقوم الكمبيوتر تلقائيًا بإنذار المشغل ويطلب منه استكشاف المشكلة وإصلاحها في الوقت المناسب. يمكن للنظام تخزين ما يصل إلى 500 مجموعة من القوالب لجميع معلمات عملية الحقن، بحيث يمكن للمشغل تعديل معلمات العملية بسهولة عند تثبيت كل مجموعة من القوالب. ومع ذلك، فإن نظام التحكم هذا يحقق بشكل أساسي التحكم في مكبس الشمع وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا [4].
السيطرة المحوسبة في الوقت الحقيقي
في منتصف التسعينيات، طورت Howmet-TMP نظام التحكم المؤازر CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control) الفريد من خلال الجمع بين تقنية AFC الحاصلة على براءة اختراع مع تقنية التحكم بالكمبيوتر. يستخدم النظام مستشعر ضغط عالي الدقة ومقسم ضغط خطي لاستشعار ضغط الزناد المتولد في لحظة ملء الضاغط، ثم يقوم بسرعة بتغذية الإشارة مرة أخرى إلى نظام المؤازرة، والذي يتحول على الفور إلى خفض الضغط لبدء مرحلة الضغط، وبالتالي تحقيق التحكم الكامل في الضغط على مرحلتين. يمكن التحكم في الضغط ومعدل التدفق بشكل فردي على مراحل مع إمكانية تكرار نتائج جيدة. يوضح الشكل 3-4 ضاغط الشمع بنظام التحكم CFAFC من Howmet-TMP [1].
في عام 1999، في الاجتماع الفني السنوي لـ JACT في اليابان، قدمت MPI التطوير الناجح للشركة لآلة ضغط الشمع باستخدام نظام التحكم ADS (إعداد القالب التلقائي) [5]. لا يقوم نظام ADS فقط بتخزين جميع معلمات عملية الحقن لآلاف القوالب، والتي يمكن للمستخدم الاستعلام عنها واسترجاعها في أي وقت، ولكنه يتمتع أيضًا بتحكم أكثر دقة وحساسية في درجة الحرارة (دقة درجة الحرارة ± 0.25 درجة مئوية) و القدرة على تحديد حجم مادة القالب التي تدخل التجويف في الوقت الفعلي ومن ثم تنظيم معدل تدفق مادة الحقن وفقًا لهذا الحجم. لا يقوم نظام ADS فقط بتخزين جميع معلمات عملية التشكيل ليقوم المستخدم بفحصها واسترجاعها في أي وقت، ولكنه يوفر أيضًا تحكمًا أكثر دقة وحساسية في درجة الحرارة (دقة التحكم في درجة الحرارة ± 0.25 درجة مئوية)، بالإضافة إلى القدرة على تحديد حجم مادة القولبة التي تدخل التجويف في الوقت الفعلي، ثم تنظيم معدل تدفق مادة القولبة وفقًا لهذا الحجم، مما يجعل من الممكن للمشغل معرفة ليس فقط حجم مادة القولبة المطلوبة لصنع الشمع العفن، ولكن أيضًا التنبؤ بحجم المادة التي تدخل التجويف قبل حدوث العيوب، وذلك لضبط معدل التدفق في الوقت المناسب لتجنب العيوب في هذه اللحظة. يوفر نظام التحكم ADS الخاص بـ MPI أيضًا وضعين مختلفين للضغط، التعبئة والضغط. بمجرد أن تصل مادة القولبة المحقونة في التجويف إلى 95% إلى 98% من حجم التجويف، يتحول النظام تلقائيًا إلى ضغط ضغط أقل [5]. توضح الأشكال 3-5 و3-6 مكابس الشمع MPI شبه الأوتوماتيكية والأوتوماتيكية بالكامل والمجهزة بنظام التحكم ADS، على التوالي.
في الوقت الحاضر، تم تجهيز معظم لوحات التحكم المجهزة بمكابس الشمع الأجنبية المتقدمة بشاشات LCD تعمل باللمس، وهي سهلة الاستخدام وسهلة التشغيل، وهي مريحة للغاية لتصحيح أخطاء معلمات العملية عند استبدال القوالب. يوضح الشكل 7-3 والشكل 8-3 شاشة عرض لوحة التحكم MPI وHowmet-TMP على التوالي.
4.الوضع الراهن وفجوة آلة ضغط الشمع المحلية
في الوقت الحاضر، آلة الشمع المحلية بالإضافة إلى دقة معالجة الأجزاء والمكونات الكهربائية والهيدروليكية للجودة والحياة وخدمة ما بعد البيع، هناك العديد من الأشياء التي يجب تحسينها، وحدها على مستوى التطور التكنولوجي، كجزء أساسي من نظام التحكم في آلة الشمع، لا تزال المعدات المحلية في مرحلة منخفضة نسبيًا من التطوير، خاصة في تدفق القالب الذي يتعرض تمامًا للضغط، أي أن عملية التدفق والتعبئة هي في الواقع وبعبارة أخرى، التدفق و لا يمكن التحكم في عملية ملء القالب ولا يمكن تركها إلا للطبيعة. هذا النوع من المعدات بالكاد يلبي احتياجات قوالب الشمع الصغيرة والبسيطة ذات المتطلبات المنخفضة، لكنه لا يكفي لضغط قوالب الشمع الكبيرة والمعقدة أو قوالب الشمع ذات النوى الخزفية. لا عجب أنه في السنوات الأخيرة، أنفقت العديد من المؤسسات العسكرية في الصين الكثير من الأموال على استيراد معدات ضغط الشمع من الخارج. في العولمة الاقتصادية وانضمام الصين إلى منظمة التجارة العالمية اليوم، تواجه شركات الصب المدنية والتجارية في الصين أيضًا مهمة شاقة تتمثل في تحسين درجة وجودة المنتج بسرعة، وتوسيع النطاق بشكل أعمى وزيادة إنتاج العصر لا بد أن يؤدي إلى تصبح تدريجيا شيئا من الماضي. وبغض النظر عن الطموح لدخول السوق الدولية، لتلبية الوضع الراهن، فإن آلة الشمع المحلية ليست مرضية بعد. على سبيل المثال، من الصعب تحقيق التأثير المثالي لبعض قوالب الشمع مع اختلاف كبير في سمك الجدار؛ ثبات أبعاد قالب الشمع (خاصة الأبعاد المتعلقة بأسطح الفراق) ضعيف؛ من السهل كسر القلب أثناء عملية ضغط الشمع ....... من وجهة نظر عملية، فإن مفتاح تحسين مستوى مكابس الشمع المحلية لا يكمن في تحقيق الأتمتة الكاملة أو التحكم بالكمبيوتر. بدلاً من ذلك، يجب أن نركز جهودنا على إتقان وتحسين نظام التحكم الذي يعد المركز العصبي لآلة ضغط الشمع. وبالإشارة إلى تجربة التنمية الأجنبية، ينبغي أن تكون الخطوة الأولى هي تحسين دقة التحكم في درجة الحرارة. وبعد ذلك، يتم تحقيق التدفق والضغط لمعلمتي العملية بشكل منفصل، والتحكم المستقل ثنائي الاتجاه، على هذا الأساس، في عملية التعبئة، والتحكم الأكثر فعالية في عملية التدفق، وتحقيق التحكم في الضغط على مرحلتين. من أجل تلبية احتياجات صناعة الصب الدقيقة في الصين لتحسين درجة المنتج والجودة المستقرة. فقط من أجل إرساء هذا الأساس بشكل جيد، فإن التحكم بالكمبيوتر والأتمتة له أهمية وقيمة كبيرة. وتحقيقا لهذه الغاية، من الضروري تماما إجراء دراسة جادة للخبرة والتكنولوجيا المتقدمة الأجنبية. وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن هناك العديد من أوجه التشابه بين آلة ضغط الشمع وآلة التشكيل بالحقن المستخدمة في صناعة البلاستيك. صناعة البلاستيك أكبر بكثير من صناعة الصب الدقيق. إن تطوير آلة التشكيل بالحقن هو بطبيعة الحال أسرع بكثير من آلة ضغط الشمع، والتي يمكن أيضًا استخلاص العديد من التجارب المفيدة منها. اعترف بعض النظراء الأجانب أيضًا أن العديد من أفكار وأفكار التصميم الجديدة في عملية تطوير آلة ضغط الشمع نشأت أيضًا من أقدم معدات قولبة الحقن [3].
