Aus der Anthologie von Herrn Chen Bing
Ursprünglich veröffentlicht in Special Casting and Nonferrous Alloys
1、Temperaturregelung
1)Formtemperatur
Die Temperatur des Formmaterials wirkt sich direkt auf die Viskosität und das Füllvermögen des Formmaterials aus, was eine genaue Steuerung und schnelle Reaktionsgeschwindigkeit beim Ändern der Temperatureinstellung erfordert. Derzeit sind fortschrittliche Wachspressen im Ausland mit getrennten, temperaturgesteuerten Pastenwachs-Lagertanks ausgestattet, aber auch der Temperatursensor wird direkt in das Formmaterial eingesetzt, um die Temperatur des Formmaterials in jedem flüssigen Zustand genau zu steuern zum Einkleben und lässt sich beliebig an die Anforderungen beim Pressen unterschiedlicher Wachsformen anpassen. Sobald die Temperatureinstellung geändert wird, reagiert das System alle 3 Minuten mit einer Rate von 0,5 °C bei einer Temperaturschwankungsspanne von nur 0,3 °C [1].
2) Presstemperatur
Die meisten Wachspressen legen nicht viel Wert auf die Steuerung der Temperatur der Pressform, sondern steuern normalerweise die Temperatur der Platte und damit der Form, indem sie den Kühlwasserfluss durch die Platte mithilfe eines manuellen Ventils ähnlich einem erhöhen/verringern Wasserhahn. Da die Wärmeleitung zwischen Aufspannplatte und Presse nicht zuverlässig ist, hat auch die Dicke der Pressenwand einen großen Einfluss auf die Temperatur der Kavität. Daher kann mit dieser Methode die Temperatur des Pressformhohlraums nicht genau gesteuert werden. Um die Temperaturkontrolle innerhalb der Pressform zu verbessern, kommen folgende Methoden in Betracht:
Messen Sie die Plattentemperatur mit Thermoelementen und entscheiden Sie, ob das Ventil der Kühlwasserleitung entsprechend der Plattentemperatur geöffnet oder geschlossen wird. Dies führt zu einer viel besseren Kontrolle der Plattentemperatur. Howmet TMP (USA) bietet Bedienfelder mit einem Heiz-/Kühlsteuersystem an, das auf einer elektrischen Heizung zum Heizen und einem Kühler zum Kühlen basiert [1].0 Natürlich kann das schnelle Umschalten von Heizen auf Kühlen zu Schwankungen in der Plattenoberfläche führen Temperatur, insbesondere wenn nur ein Thermoelement in der Platte vorhanden ist.
Eine bessere Möglichkeit, die Plattentemperatur zu steuern, besteht darin, einen Thermostat zu verwenden, um die Kühlwassertemperatur zu steuern und konstant zu halten. Die Plattentemperatur wird somit im erforderlichen Bereich gehalten. Wenn jeder Temperaturregler über mehrere Ein- und Ausgänge verfügt, ist es möglich, die Temperatur mehrerer Platten gleichzeitig zu regeln. Leider vermeidet jedoch keine dieser Methoden den Einfluss des Wärmeaustauscheffekts zwischen der Aufspannplatte und der Presse, so dass die Steuerung der Pressentemperatur immer noch nicht sehr zuverlässig ist. Die beste Möglichkeit, die Temperatur des Presshohlraums zu regeln, besteht darin, ihn getrennt von der Platte zu regeln. Thermoelemente werden so nah wie möglich an der Oberfläche der Kavität im Pressformkörper installiert, und der Thermostat regelt direkt die Temperatur des Kühlwassers, sodass die Temperatur der Kavität genau im erforderlichen Bereich gehalten werden kann. Tatsächlich wird diese Methode seit langem häufig in Kunststoffspritzgussmaschinen eingesetzt. Der Grund dafür, dass es im Präzisionsguss noch nicht populär geworden ist, liegt hauptsächlich im Kostenproblem. Um die Kosten zu senken, empfiehlt es sich, Löcher oder Schlitze in die bestehende Pressform zu bohren, Wasserkanäle einzurichten und Elektroheizungen zu installieren. Auf der Rückseite der Pressform kann für unterschiedliche Hohlraumgeometrien der gleiche Wasserkanaltyp verwendet werden, und es ist nur ein Temperaturregler erforderlich. Noch wichtiger ist natürlich, dass die Oberseite, die Unterseite und sogar die Seiten der Presse isoliert sind, damit Temperaturschwankungen in der Presse und der Umgebung keine Auswirkungen auf die Presse haben.
2、Kontrolle von Druck und Durchfluss
Unter den vielen Prozessparametern, die im Formprozess kontrolliert werden müssen, ist die Steuerung von Druck und Durchfluss mit Ausnahme der Temperatur die wichtigste. Obwohl der Formstofffluss nicht vom Druckantrieb getrennt werden kann, hängen Druck und Fluss eng zusammen. Der Fließzustand des Formmaterials hängt jedoch nicht nur vom Druck ab, sondern auch von seiner Viskosität und seinem Widerstand während des Einspritzvorgangs. Es handelt sich also um zwei völlig unterschiedliche Konzepte, die unterschiedliche Auswirkungen auf die Qualität von Wachsformen haben. Sie müssen separat gesteuert werden. Normalerweise wird der Druck über hydraulische Ventile gesteuert, während der Durchfluss hauptsächlich über Stromregelventile gesteuert wird. Im Hinblick auf die Druck- und Durchflusskontrolle werden im Ausland häufig Wachsdruckgeräte in die folgenden verschiedenen Klassen eingeteilt [2]:
1)Nur Druckregelung
Der Hydraulikkreislauf verfügt nur über ein Druckregelventil und kein Stromregelventil. Bei Verwendung dieses Pressentyps führt jede kleine Änderung des Formmaterials und der Umgebungstemperatur (einschließlich Raumtemperatur, Temperatur der Hydraulikflüssigkeit oder Temperatur des Wachszylinders usw.) zu einer Änderung der Durchflussrate des Formmaterials, was in Die Qualität der Wachsform wird dadurch beeinträchtigt. Darüber hinaus können bei hohen Drücken keine geringen Durchflussraten erreicht werden; Bei niedrigen Drücken können keine hohen Durchflussraten erreicht werden. Wenn zur Vermeidung von Luftrollen eine geringe Strömungsgeschwindigkeit und zur Erzielung einer guten Oberflächenqualität ein hoher Druck erforderlich ist, können die Anforderungen nicht erfüllt werden. Derzeit wird diese Art von Ausrüstung in den Vereinigten Staaten und Europa selten verwendet.
2)Druck- und Durchflussregelung gleichzeitig, jedoch ohne Druckausgleich
Im Vergleich zum ersteren wird dem Hydraulikkreislauf ein Durchflussregelventil hinzugefügt. Der Vorteil besteht darin, dass bei hohem Druck eine geringe Durchflussrate erreicht werden kann. Aufgrund des fehlenden Druckausgleichs können bei niedrigen Drücken jedoch keine hohen Durchflussraten erreicht werden. Darüber hinaus haben Druck- und Temperaturschwankungen Einfluss auf die Fließgeschwindigkeit, was sich wiederum auf die Qualität der Wachsform auswirkt.
3)Gleichzeitige Steuerung von Druck und Durchfluss sowie Druckausgleich
Dies ist das Steuerungssystem, mit dem die gängigen Modelle ausländischer Wachspressen ausgestattet sind. Das Stromregelventil im System hat die Funktion der Hilfsgeschwindigkeitserhöhung (-senkung). Wenn sich der Strömungswiderstand oder die Temperatur geringfügig ändern, kann der Druckausgleicher im Steuerventil den Druck automatisch erhöhen oder verringern und die Größe des Strömungsregelventils anpassen, um die Durchflussrate des Formmaterials präzise zu regulieren. Daher kann die Formdurchflussrate innerhalb des voreingestellten Druckbereichs unabhängig von der Temperatur- und Strömungswiderstandsänderung gesteuert werden. Darüber hinaus kann die Durchflussmenge ohne Druckeinschränkungen beliebig angepasst werden. Dadurch kann die Form zu Beginn des Formfüllvorgangs mit einer geringen Durchflussrate gefüllt werden, um Turbulenzen und Ausgasungen zu vermeiden. Anschließend kann die Durchflussrate erhöht werden, um eine glatte, volle Wachsform ohne Kaltseigerung auf der Oberfläche zu erhalten.
4) Getrennte Steuerung von Druck und Durchfluss in beide Richtungen sowie zweistufige Druckregelung
Die sogenannte Dual Insulated Modes Control (DIMC) bedeutet, dass die beiden Prozessparameter Druck und Durchfluss völlig unabhängig voneinander gesteuert werden. Bei der sogenannten zweistufigen Druckregelung werden Fülldruck und Verdichtungsdruck getrennt und getrennt geregelt (Abbildung 3-1) [3]. Unter der Voraussetzung, dass kein Sprühen und Spritzen entsteht, hofft man in der Regel, dass der Fülldruck entsprechend groß sein sollte, um die Füllzeit zu verkürzen, damit das Formmaterial während des Füllvorgangs möglichst wenig erstarrt und eine vollständige Füllung gewährleistet ist und Erhalten einer klaren Kontur der polierten Wachsform. Der Verdichtungsdruck sollte entsprechend reduziert werden, um sicherzustellen, dass die Oberfläche der Wachsform keine Schrumpfung und geringe Verformung aufweist, die Größe stabil ist und gleichzeitig die fliegende Kante und der Grat weniger werden. Es ist hervorzuheben, dass der Druck sofort nach unten verlagert werden sollte, wenn 95 bis 99 % des Verdichtungshohlraumvolumens und nicht nur 100 % vollständig gefüllt sind (Abb. 3-2). Der Zweck besteht darin, den Aufprall (Druckimpuls) des den Hohlraum füllenden Matrizenmaterials zu vermeiden, der den Kern beschädigen und den Reibgrat der Wachsform verstärken kann, und das Entweichen der im Hohlraum verbliebenen Luft zu unterstützen und Luft zu vermeiden Blasen in der Wachsform. Das von Howmet-TMP entwickelte und patentierte AFC (Accelerated Flow Control) ist ein typischer Vertreter dieser Art von Steuerungssystem.
3.Computergestützte Steuerung des Injektionsprozesses
Der allgemeine Zyklus des Injektionsprozesses ist kurz und dauert normalerweise ein bis mehrere Minuten, es müssen jedoch viele Prozessparameter kontrolliert werden, darunter zumindest Druck, Durchflussrate, Temperatur, Zeit und andere Elemente. In so kurzer Zeit ist es schwierig, sich auf künstliche Präzisionssteuerung zu verlassen. Mit der rasanten Entwicklung der Computertechnologie sollten Computersteuerungssysteme entstehen!
Steuerung von Computerprogrammen
Das amerikanische MPI-Unternehmen entwickelte 1992 auf der 40. Jahrestagung des ICI und der 8. Jahrestagung des Weltpräzisionsguss-Debüts die automatische Wachsdruckmaschine mit Mikrocomputersteuerung (Abbildung 3-3) [4]. Die Maschine ist mit einem computergesteuerten Steuerungssystem ausgestattet, mit dem alle Parameter des Druckgussprozesses voreingestellt werden können. Über den Computerbildschirm kann der Bediener außerdem einfach auf die im Computer vorhandenen Programme zugreifen und diese aufrufen. Ohne manuelle Bedienung läuft die Maschine automatisch nach Programm. Wenn während des Betriebs eine Anomalie auftritt, alarmiert der Computer automatisch den Bediener und fordert ihn auf, das Problem rechtzeitig zu beheben. Das System kann bis zu 500 Formensätze aller Einspritzprozessparameter speichern, so dass der Bediener die Prozessparameter bei der Installation jedes Formsatzes einfach anpassen kann. Dieses Steuerungssystem realisiert jedoch hauptsächlich die Steuerung der Wachspresse gemäß dem voreingestellten Programm [4].
Computergestützte Echtzeitsteuerung
Mitte der 1990er Jahre entwickelte Howmet-TMP das einzigartige CFAFC-Servosteuerungssystem (CompuFlow Accelerated Flow Control), indem es seine patentierte AFC-Technologie mit Computersteuerungstechnologie kombinierte. Das System erfasst mithilfe eines hochpräzisen Drucksensors und eines linearen Druckteilers den beim Befüllen des Verdichters erzeugten Auslösedruck und gibt das Signal dann schnell an das Servosystem zurück, das sofort auf eine Druckabsenkung umschaltet um die Verdichtungsphase zu starten und so die zweistufige Druckregelung vollständig zu realisieren. Druck und Durchfluss lassen sich mit guter Reproduzierbarkeit individuell in Stufen steuern. Abbildung 3-4 zeigt einen Wachsverdichter mit CFAFC-Steuerungssystem von Howmet-TMP [1].
Im Jahr 1999 stellte MPI auf dem JACT Annual Technical Meeting in Japan die erfolgreiche Entwicklung einer Wachspresse mit einem ADS-Steuerungssystem (Automatic Die Setup) durch das Unternehmen vor [5]. Das ADS-System speichert nicht nur alle Einspritzprozessparameter von Tausenden von Formen, die jederzeit vom Benutzer abgefragt und abgerufen werden können, sondern verfügt auch über eine präzisere und empfindlichere Temperaturregelung (Temperaturgenauigkeit von ±0,25 °C) und die Fähigkeit, in Echtzeit das Volumen des Formmaterials zu bestimmen, das in die Kavität gelangt, und dann die Durchflussrate des Injektionsmaterials entsprechend diesem Volumen zu regulieren. Das ADS-System speichert nicht nur alle Formprozessparameter, damit der Benutzer sie jederzeit überprüfen und abrufen kann, sondern bietet auch eine genauere und empfindlichere Temperaturregelung (Regeltemperaturgenauigkeit von ±0,25 °C) sowie die Möglichkeit dazu Bestimmen Sie in Echtzeit das Volumen des Formmaterials, das in den Hohlraum gelangt, und regulieren Sie dann die Durchflussrate des Formmaterials entsprechend diesem Volumen, sodass der Bediener nicht nur das Volumen des Formmaterials kennen kann, das zur Herstellung eines Wachses erforderlich ist Sie können aber auch das Volumen des Materials vorhersagen, das vor der Entstehung von Fehlern in die Kavität gelangt, um die Durchflussrate rechtzeitig anzupassen und Fehler in diesem Moment zu vermeiden. Das ADS-Steuerungssystem von MPI bietet außerdem zwei verschiedene Druckmodi: Befüllen und Verdichten. Sobald der in die Kavität eingespritzte Formstoff 95 % bis 98 % des Kavitätsvolumens erreicht, schaltet das System automatisch auf einen niedrigeren Verdichtungsdruck um [5]. Die Abbildungen 3-5 und 3-6 zeigen die halbautomatischen bzw. vollautomatischen MPI-Wachspressen, die mit dem ADS-Steuerungssystem ausgestattet sind.
Derzeit sind die meisten Bedienfelder, die mit fortschrittlichen Fremdwachspressen ausgestattet sind, mit benutzerfreundlichen und einfach zu bedienenden Touchscreen-LCD-Monitoren ausgestattet, und es ist sehr praktisch, die Prozessparameter beim Austausch der Formen zu debuggen. Abb. 3-7 und Abb. 3-8 zeigen den Anzeigebildschirm des MPI- bzw. Howmet-TMP-Bedienfelds.
4. Der Status Quo und die Lücke der heimischen Wachspressmaschine
Derzeit gibt es bei der heimischen Wachsmaschine neben der Genauigkeit der Teileverarbeitung, der Qualität der elektrischen und hydraulischen Komponenten, der Lebensdauer und dem Kundendienst viele Dinge zu verbessern, allein auf der Ebene der technologischen Entwicklung als Schlüsselelement Das Steuersystem der Wachsmaschine und die Haushaltsausrüstung befinden sich noch in einem relativ niedrigen Entwicklungsstadium. Hauptsächlich ist der Formfluss vollständig dem Druck ausgesetzt, das heißt, der Fluss und der Füllprozess sind tatsächlich. Mit anderen Worten, der Fluss und Der Formfüllprozess ist nicht kontrollierbar und kann nur der Natur überlassen werden. Diese Art von Ausrüstung kann die Anforderungen kleiner und einfacher Wachsformen mit geringen Anforderungen kaum erfüllen, reicht jedoch nicht aus, um große und komplexe Wachsformen oder Wachsformen mit Keramikkern zu pressen. Kein Wunder, dass viele Militärunternehmen in China in den letzten Jahren viel Geld für den Import von Wachsdruckgeräten aus dem Ausland ausgegeben haben. Im Zuge der wirtschaftlichen Globalisierung und des heutigen Beitritts Chinas zur WTO stehen Chinas zivile und kommerzielle Gussunternehmen auch vor der mühsamen Aufgabe, die Güte und Qualität der Produkte rasch zu verbessern, den Umfang blind zu vergrößern und die Produktion der Ära zu steigern gehören nach und nach der Vergangenheit an. Und ungeachtet des Ehrgeizes, in den internationalen Markt einzutreten, ist die inländische Wachsmaschine noch nicht zufriedenstellend, um den Status quo zu erfüllen. Beispielsweise ist es bei manchen Wachsformen mit großen Unterschieden in der Wandstärke schwierig, den idealen Effekt zu erzielen; die Stabilität der Wachsformabmessungen (insbesondere der Abmessungen im Zusammenhang mit den Trennflächen) ist schlecht; Der Kern kann beim Wachspressen leicht brechen. Aus praktischer Sicht liegt der Schlüssel zur Verbesserung des Niveaus von heimischen Wachspressen nicht in der Realisierung einer vollständigen Automatisierung oder Computersteuerung. Stattdessen sollten wir unsere Bemühungen auf die Perfektionierung und Verbesserung des Steuerungssystems konzentrieren, das das Nervenzentrum der Wachspresse darstellt. Unter Bezugnahme auf die ausländischen Entwicklungserfahrungen sollte der erste Schritt darin bestehen, die Präzision der Temperaturregelung zu verbessern. Und dann werden Durchfluss und Druck der beiden Prozessparameter getrennt und in beide Richtungen unabhängig gesteuert. Auf dieser Grundlage wird die Befüllung realisiert, der Durchflussprozess effektiver gesteuert und die zweistufige Drucksteuerung weiter realisiert. Um den Anforderungen der chinesischen Präzisionsgussindustrie nach Verbesserung der Produktqualität und stabilen Qualität gerecht zu werden. Um dieses Fundament gut zu legen, sind Computersteuerung und Automatisierung von erheblicher Bedeutung und Wert. Zu diesem Zweck ist eine ernsthafte Untersuchung ausländischer fortgeschrittener Erfahrungen und Technologien unbedingt erforderlich. Gleichzeitig ist zu erwähnen, dass es viele Ähnlichkeiten zwischen der Wachsdruckmaschine und der Spritzgussmaschine gibt, die in der Kunststoffindustrie eingesetzt werden. Die Kunststoffindustrie ist viel größer als die Feingussindustrie. Die Entwicklung der Spritzgießmaschine geht natürlich deutlich schneller als die der Wachsdruckmaschine, woraus auch viele nützliche Erfahrungen gezogen werden können. Einige ausländische Kollegen haben auch zugegeben, dass viele neue Designideen und Gedanken im Prozess ihrer Entwicklung von Wachsdruckmaschinen ebenfalls aus den frühesten Spritzgussgeräten stammten [3].
