De la antología del Sr. Chen Bing.
Publicado originalmente en Fundición especial y aleaciones no ferrosas.
1 、 control de temperatura
1) Temperatura del molde
La temperatura del material de moldeo afecta directamente la viscosidad y la capacidad de llenado del material de moldeo, lo que requiere un control preciso y una velocidad de respuesta rápida al cambiar el ajuste de temperatura. En la actualidad, las prensas de cera avanzadas en países extranjeros están equipadas con tanques de almacenamiento de cera en pasta con temperatura controlada y particiones, pero también el sensor de temperatura se inserta directamente en el material del molde para controlar con precisión la temperatura del material del molde en cualquier estado desde líquido. Para pegar, y se puede ajustar a voluntad para adaptarse a los requisitos de prensado de diferentes moldes de cera. Una vez que se cambia la configuración de temperatura, el sistema responde a una velocidad de 0,5 °C cada 3 minutos con un rango de fluctuación de temperatura de solo 0,3 °C [1].
2) Temperatura de prensado
La mayoría de las prensas de cera no prestan mucha atención al control de la temperatura del molde de la prensa, pero generalmente controlan la temperatura de la platina, y por lo tanto del molde, aumentando o disminuyendo el flujo de agua de refrigeración a través de la platina usando una válvula manual similar a una grifo. Dado que la conducción de calor entre la platina y la prensa no es confiable, el espesor de la pared de la prensa también tiene una gran influencia en la temperatura de la cavidad. Por lo tanto, este método no controla con precisión la temperatura de la cavidad del molde de prensa. Se pueden considerar los siguientes métodos para mejorar el control de la temperatura dentro del molde de prensa:
Mida la temperatura de la placa con termopares y decida abrir o cerrar la válvula de la tubería de agua de refrigeración según la temperatura de la placa. Esto da como resultado un control de temperatura de la platina mucho mejor. Howmet TMP (EE. UU.) ofrece paneles de control con un sistema de control de calefacción/refrigeración que se basa en un calentador eléctrico para calentar y un enfriador para enfriar [1].0 Por supuesto, el cambio rápido de calefacción a refrigeración puede causar fluctuaciones en la superficie de la placa. temperatura, especialmente si solo hay un termopar en la platina.
Una mejor manera de controlar la temperatura de la placa es usar un termostato para controlar la temperatura del agua de refrigeración y mantenerla constante. De este modo, la temperatura del plato se mantiene dentro del rango requerido. Si cada controlador de temperatura tiene múltiples puertos de entrada y salida, es posible controlar la temperatura de varios platos al mismo tiempo. Desgraciadamente, ninguno de estos métodos evita la influencia del efecto de intercambio de calor entre el plato y la prensa, de modo que el control de la temperatura de la prensa todavía no es muy fiable. La mejor manera de controlar la temperatura de la cavidad de la prensa es controlarla por separado de la platina. Los termopares se instalan lo más cerca posible de la superficie de la cavidad en el cuerpo de moldeo de la prensa, y el termostato controla directamente la temperatura del agua de refrigeración para que la temperatura de la cavidad se pueda mantener con precisión en el rango requerido. De hecho, este método se utiliza ampliamente desde hace mucho tiempo en máquinas de moldeo por inyección de plástico. La razón por la que aún no se ha popularizado en la fundición de precisión se debe principalmente al problema de costes. Se recomienda reducir el costo perforando agujeros o ranuras en el molde de prensa existente, instalando canales de agua e instalando calentadores eléctricos. Se puede utilizar el mismo estilo de canal en la parte posterior del molde de prensa para diferentes geometrías de cavidad, y solo se necesita un controlador de temperatura. Obviamente, es aún más importante que la parte superior, inferior e incluso los lados de la prensa estén aislados para que las variaciones de temperatura en la prensa y el entorno circundante no afecten a la prensa.
2 、 Control de presión y flujo.
Entre los muchos parámetros del proceso que deben controlarse en el proceso de moldeo, el control de la presión y el flujo es el más importante, excepto la temperatura. Aunque el flujo de material de moldeo no se puede separar del accionamiento de presión, la presión y el flujo están estrechamente relacionados. Sin embargo, el estado de fluidez del material del molde no sólo está relacionado con la presión, sino también con su viscosidad y resistencia durante el proceso de inyección. Por lo tanto, son dos conceptos completamente diferentes, que tienen efectos diferentes en la calidad de los moldes de cera. Deben controlarse por separado. Normalmente la presión se controla mediante válvulas hidráulicas, mientras que el flujo se controla principalmente mediante válvulas de control de flujo. En cuanto al control de presión y flujo, los países extranjeros a menudo se dividen en los siguientes grados de equipos de presión de cera [2]:
1)Solo control de presión
El circuito hidráulico tiene sólo una válvula de control de presión y ninguna válvula de control de flujo. Cuando se utiliza este tipo de prensa, cualquier pequeño cambio en el material del molde y la temperatura ambiente (incluida la temperatura ambiente, la temperatura del fluido hidráulico o la temperatura del cilindro de cera, etc.) dará como resultado un cambio en el caudal del material del molde, lo que en A su vez afectará la calidad del molde de cera. Además, no se pueden lograr caudales bajos a presiones altas; No se pueden lograr altos caudales a bajas presiones. Si se requiere un caudal bajo para evitar rollos de aire y se requiere una presión alta para obtener una buena calidad superficial, no se pueden cumplir los requisitos. En la actualidad, este tipo de equipos en Estados Unidos y Europa rara vez se utilizan.
2)Control de presión y flujo al mismo tiempo, pero sin compensación de presión
En comparación con el primero, se añade una válvula de control de flujo al circuito hidráulico. La ventaja es que se puede obtener un caudal bajo cuando la presión es alta. Sin embargo, debido a la falta de compensación de presión, no se pueden lograr caudales altos a presiones bajas. Además, las variaciones de presión y temperatura influyen en el caudal, lo que a su vez afecta a la calidad del molde de cera.
3)Control simultáneo de presión y flujo, más compensación de presión.
Este es el sistema de control equipado con los modelos principales de prensas de cera extranjeras. La válvula de control de flujo en el sistema tiene la función de aumentar (disminuir) la velocidad auxiliar. Cuando la resistencia al flujo o la temperatura cambian un poco, el compensador de presión en la válvula de control puede aumentar o disminuir automáticamente la presión y ajustar el tamaño de la válvula de control de flujo para regular con precisión el caudal del material del molde. Por lo tanto, dentro del rango de presión preestablecido, no importa cómo cambien la temperatura y la resistencia al flujo, se puede controlar el caudal del molde. Además, el caudal se puede ajustar arbitrariamente sin restricciones de presión. Esto permite llenar el molde a un caudal bajo al comienzo del proceso de llenado del molde para evitar turbulencias y desgasificación, y luego aumentar el caudal para obtener un molde de cera suave y lleno sin segregación de frío en la superficie.
4)Control separado de presión y flujo en ambas direcciones, además de control de presión de dos etapas
El llamado control de modos duales aislados (DIMC) significa que los dos parámetros del proceso, presión y flujo, se controlan de forma completamente independiente entre sí. El llamado control de presión de dos etapas significa que la presión de llenado y la presión de compactación se separan y controlan por separado (Figura 3-1) [3]. Por lo general, se espera que, bajo la premisa de no producir pulverizaciones ni salpicaduras, la presión de llenado sea adecuadamente grande para acortar el tiempo de llenado, de modo que el material del molde se solidifique lo menos posible durante el proceso de llenado, asegurando que el llenado esté lleno. y obtener un contorno claro del molde de cera pulido. La presión de compactación debe reducirse adecuadamente para garantizar que la superficie del molde de cera no se contraiga ni se deforme ligeramente, y que el tamaño sea estable y, al mismo tiempo, que el borde volador y las rebabas sean menos. Vale la pena enfatizar que cuando se llena entre el 95% y el 99% del volumen de la cavidad de compactación, en lugar de llenarlo completamente al 100%, la presión debe reducirse inmediatamente (Fig. 3-2). El propósito de esto es evitar el impacto (pulso de presión) del material del troquel que llena la cavidad, lo que puede dañar el núcleo y aumentar la rebaba del molde de cera, y ayudar a que el aire que queda en la cavidad escape y evite el aire. burbujas en el molde de cera. El AFC (Accelerated Flow Control) desarrollado y patentado por Howmet-TMP es un representante típico de este tipo de sistema de control.
3．Control computarizado del proceso de inyección.
El ciclo general del proceso de inyección es corto, generalmente de uno a varios minutos, pero es necesario controlar muchos parámetros del proceso, incluidos al menos la presión, el caudal, la temperatura, el tiempo y otros elementos. En un período de tiempo tan corto, es difícil confiar en un control de precisión artificial; con el rápido desarrollo de la tecnología informática, ¡deberían surgir sistemas de control por computadora!
Control de programas informáticos
La empresa estadounidense MPI desarrolló la máquina automática de presión de cera controlada por microcomputadora en 1992 en la 40.ª reunión anual de ICI y la 8.ª reunión anual del debut mundial en fundición de precisión (Figura 3-3) [4]. La máquina está equipada con un sistema de control informatizado capaz de preconfigurar todos los parámetros del proceso de fundición a presión. En la pantalla de la computadora, el operador también puede acceder y llamar fácilmente a los programas existentes en la computadora. Sin operación manual, la máquina funciona automáticamente según el programa. Si ocurre alguna anomalía durante la operación, la computadora alertará automáticamente al operador y le pedirá que solucione el problema a tiempo. El sistema puede almacenar hasta 500 juegos de moldes de todos los parámetros del proceso de inyección, de modo que el operador pueda ajustar fácilmente los parámetros del proceso al instalar cada juego de moldes. Sin embargo, este sistema de control realiza principalmente el control de la prensa de cera según el programa preestablecido [4].
Control computarizado en tiempo real
A mediados de la década de 1990, Howmet-TMP desarrolló el exclusivo sistema de servocontrol CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control) combinando su tecnología patentada AFC con tecnología de control por computadora. El sistema utiliza un sensor de presión de alta precisión y un divisor de presión lineal para detectar la presión del gatillo generada en el momento de llenar el compactador y luego envía rápidamente la señal al servosistema, que inmediatamente cambia a una reducción de la presión. para iniciar la fase de compactación, realizando así completamente el control de presión de dos etapas. La presión y el caudal se pueden controlar individualmente en etapas con buena reproducibilidad. La Figura 3-4 muestra un compactador de cera con sistema de control CFAFC de Howmet-TMP [1].
En 1999, en la Reunión Técnica Anual de JACT en Japón, MPI presentó el exitoso desarrollo de la compañía de una prensa de cera con un sistema de control ADS (Automatic Die Setup) [5]. El sistema ADS no sólo almacena todos los parámetros del proceso de inyección de miles de moldes, que el usuario puede consultar y recuperar en cualquier momento, sino que también tiene un control de temperatura más preciso y sensible (precisión de temperatura de ±0,25°C) y la capacidad de determinar en tiempo real el volumen del material del molde que ingresa a la cavidad y luego regular el caudal del material de inyección de acuerdo con este volumen. El sistema ADS no solo almacena todos los parámetros del proceso de moldeo para que el usuario los revise y recupere en cualquier momento, sino que también proporciona un control de temperatura más preciso y sensible (precisión de la temperatura de control de ±0,25 °C), así como la capacidad de determinar en tiempo real el volumen del material de moldeo que ingresa a la cavidad, y luego regular el caudal del material de moldeo de acuerdo con este volumen, haciendo posible que el operador sepa no solo el volumen de material de moldeo requerido para hacer una cera molde, pero también predecir el volumen del material que ingresa a la cavidad antes de la creación de defectos, para ajustar el caudal de manera oportuna para evitar defectos en este momento. El sistema de control ADS de MPI también ofrece dos modos de presión diferentes, llenado y compactación. Una vez que el material de moldeo inyectado en la cavidad alcanza entre el 95% y el 98% del volumen de la cavidad, el sistema cambia automáticamente a una presión de compactación más baja [5]. Las Figuras 3-5 y 3-6 muestran las prensas de cera MPI semiautomáticas y totalmente automáticas equipadas con el sistema de control ADS, respectivamente.
En la actualidad, la mayoría de los paneles de control equipados con prensas de cera extranjeras avanzadas están equipados con monitores LCD con pantalla táctil, que son fáciles de usar y de operar, y es muy conveniente depurar los parámetros del proceso al reemplazar los moldes. La Fig. 3-7 y la Fig. 3-8 muestran la pantalla de visualización del panel de control MPI y Howmet-TMP respectivamente.
4. El status quo y la brecha de la prensa de cera doméstica.
En la actualidad, la máquina de cera doméstica, además de la precisión del procesamiento de piezas, la calidad de los componentes eléctricos e hidráulicos, la vida útil y el servicio postventa, tiene muchas cosas que mejorar, solo en el nivel de desarrollo tecnológico, como parte clave de El sistema de control de la máquina de cera, el equipo doméstico aún se encuentra en una etapa de desarrollo relativamente baja, principalmente en el flujo del molde está completamente sujeto a presión, es decir, el flujo y el proceso de llenado son en realidad En otras palabras, el flujo y El proceso de llenado del molde no se puede controlar y sólo se puede dejar en manos de la naturaleza. Este tipo de equipo apenas puede satisfacer las necesidades de moldes de cera pequeños y simples con bajos requisitos, pero no es suficiente para prensar moldes de cera grandes y complejos o moldes de cera con núcleos cerámicos. No es de extrañar que en los últimos años muchas empresas militares en China hayan gastado mucho dinero en importar equipos de presión de cera del extranjero. En la actual globalización económica y la adhesión de China a la OMC, las empresas de fundición civiles y comerciales de China también se enfrentan a la ardua tarea de mejorar rápidamente el grado y la calidad del producto, expandir ciegamente la escala y aumentar la producción de la época que está destinada a poco a poco se convierta en una cosa del pasado. Y a pesar de la ambición de ingresar al mercado internacional, para cumplir con el status quo, las máquinas de cera nacionales aún no son satisfactorias. Por ejemplo, es difícil lograr el efecto ideal para algunos moldes de cera con una gran diferencia en el espesor de la pared; la estabilidad de las dimensiones del molde de cera (especialmente las dimensiones relacionadas con las superficies de separación) es pobre; el núcleo es fácil de romper en el proceso de prensado de cera... Desde un punto de vista práctico, la clave para mejorar el nivel de las prensas de cera domésticas no está en lograr una automatización total o un control por computadora. Más bien, deberíamos concentrar nuestros esfuerzos en perfeccionar y mejorar el sistema de control que es el centro neurálgico de la prensa de cera. Refiriéndose a la experiencia de desarrollo extranjero, el primer paso debería ser mejorar la precisión del control de temperatura. Y luego el flujo y la presión de los dos parámetros del proceso por separado, control independiente de dos vías, sobre esta base, realizan el llenado, el control del flujo del proceso más efectivo y, además, realizan el control de presión de dos etapas. Para satisfacer las necesidades de la industria de fundición de precisión de China para mejorar el grado del producto y la calidad estable. Sólo si se sientan bien estos cimientos, el control y la automatización por computadora tienen importancia y valor sustanciales. Para ello es absolutamente necesario un estudio serio de la experiencia y la tecnología avanzadas extranjeras. Al mismo tiempo, cabe mencionar que existen muchas similitudes entre la máquina de presión de cera y la máquina de moldeo por inyección utilizada en la industria del plástico. La industria del plástico es mucho más grande que la industria de la fundición de precisión. Naturalmente, el desarrollo de las máquinas de moldeo por inyección es mucho más rápido que el de las máquinas de presión de cera, de las que también se pueden extraer muchas experiencias útiles. Algunos homólogos extranjeros también han confesado que muchas nuevas ideas y pensamientos de diseño en el proceso de desarrollo de la máquina de presión de cera también se originaron en los primeros equipos de moldeo por inyección [3].
