از گلچین آقای چن بینگ
ابتدا در قالب ریخته گری ویژه و آلیاژهای غیر آهنی منتشر شد
1-کنترل دما
1) دمای قالب
دمای مواد قالب‌گیری مستقیماً بر ویسکوزیته و ظرفیت پر کردن مواد قالب‌گیری تأثیر می‌گذارد که نیاز به کنترل دقیق و سرعت پاسخ سریع هنگام تغییر تنظیم دما دارد. در حال حاضر، پرس‌های موم پیشرفته در کشورهای خارجی مجهز به مخازن ذخیره‌سازی موم خمیری با دمای پارتیشن‌بندی شده هستند، اما همچنین حسگر دما مستقیماً به مواد قالب وارد می‌شود تا دمای مواد قالب را در هر حالتی از مایع به طور دقیق کنترل کند. چسباندن، و می تواند به دلخواه تنظیم شود تا با نیازهای فشار دادن قالب های مختلف موم سازگار شود. هنگامی که تنظیم دما تغییر می کند، سیستم با سرعت 0.5 درجه سانتیگراد هر 3 دقیقه با محدوده نوسان دما تنها 0.3 درجه سانتیگراد پاسخ می دهد [1].
2) فشار دادن دما
اکثر دستگاه های پرس موم توجه زیادی به کنترل دمای قالب پرس نمی کنند، اما معمولاً دمای صفحه و در نتیجه قالب را با افزایش/کاهش جریان آب خنک کننده از طریق صفحه با استفاده از یک شیر دستی مشابه کنترل می کنند. شیر آب. از آنجایی که انتقال حرارت بین صفحه و پرس قابل اعتماد نیست و ضخامت دیواره پرس نیز تأثیر زیادی بر دمای حفره دارد. بنابراین در این روش دمای حفره قالب پرس به طور دقیق کنترل نمی شود. برای بهبود کنترل دما در قالب پرس می توان روش های زیر را در نظر گرفت:
دمای صفحه را با ترموکوپل اندازه گیری کنید و تصمیم بگیرید که شیر لوله آب خنک کننده را با توجه به دمای صفحه باز یا بسته کنید. این باعث کنترل بسیار بهتر دمای صفحه می شود. Howmet TMP (ایالات متحده آمریکا) پانل‌های کنترلی را با سیستم کنترل گرمایش/سرمایش ارائه می‌دهد که برای گرمایش به یک بخاری برقی و برای سرمایش به یک چیلر متکی است [1].0 البته، تغییر سریع از گرمایش به سرمایش می‌تواند باعث نوساناتی در سطح صفحه شود. دما، به خصوص اگر فقط یک ترموکوپل در صفحه وجود داشته باشد.
یک راه بهتر برای کنترل دمای صفحه استفاده از ترموستات برای کنترل دمای آب خنک کننده و ثابت نگه داشتن آن است. بنابراین دمای صفحه در محدوده مورد نیاز نگه داشته می شود. اگر هر کنترل کننده دما دارای چندین پورت ورودی و خروجی باشد، امکان کنترل همزمان دمای چند صفحه وجود دارد. با این حال، متأسفانه، هیچ یک از این روش ها از تأثیر تبادل حرارت بین صفحه و پرس جلوگیری نمی کند، به طوری که کنترل دمای پرس هنوز خیلی قابل اعتماد نیست. بهترین راه برای کنترل دمای حفره پرس کنترل جدا از صفحه است. ترموکوپل ها تا حد امکان نزدیک به سطح حفره در بدنه قالب پرس نصب می شوند و ترموستات مستقیماً دمای آب خنک کننده را کنترل می کند تا دمای حفره به طور دقیق در محدوده مورد نیاز حفظ شود. در واقع این روش مدتهاست که به طور گسترده در ماشین های قالب گیری تزریق پلاستیک استفاده می شود. دلیل اینکه هنوز در ریخته گری دقیق رایج نشده است عمدتاً به دلیل مشکل هزینه است. توصیه می شود با حفاری سوراخ یا شکاف در قالب پرس موجود، راه اندازی آبراهه ها و نصب بخاری برقی هزینه را کاهش دهید. همان سبک آبراه را می توان در پشت قالب پرس برای هندسه های مختلف حفره استفاده کرد و فقط یک کنترل کننده دما مورد نیاز است. بدیهی است که از اهمیت بیشتری برخوردار است که قسمت های بالایی، پایینی و حتی کناره های پرس عایق بندی شوند تا تغییرات دمایی در پرس و محیط اطراف بر روی پرس تاثیری نداشته باشد.
2-کنترل فشار و جریان
در میان بسیاری از پارامترهای فرآیندی که باید در فرآیند قالب‌گیری کنترل شوند، کنترل فشار و جریان به جز دما از همه مهمتر است. اگرچه جریان مواد قالب‌گیری را نمی‌توان از محرک فشار جدا کرد، فشار و جریان ارتباط نزدیکی با هم دارند. با این حال، وضعیت جریان مواد قالب تنها به فشار مربوط نمی شود، بلکه به ویسکوزیته و مقاومت آن در طول فرآیند تزریق نیز مربوط می شود. بنابراین، آنها دو مفهوم کاملا متفاوت هستند که تأثیرات متفاوتی بر کیفیت قالب های مومی دارند. آنها باید به طور جداگانه کنترل شوند. معمولاً فشار با استفاده از شیرهای هیدرولیک کنترل می شود، در حالی که جریان عمدتاً توسط شیرهای کنترل جریان کنترل می شود. در مورد کنترل فشار و جریان، کشورهای خارجی اغلب به چند درجه زیر از تجهیزات فشار موم تقسیم می شوند [2]:
1) فقط کنترل فشار
مدار هیدرولیک فقط دارای یک شیر کنترل فشار و بدون شیر کنترل جریان است. هنگام استفاده از این نوع پرس، هر گونه تغییر کوچک در مواد قالب و دمای محیط (از جمله دمای اتاق، دمای سیال هیدرولیک یا دمای سیلندر موم و غیره) منجر به تغییر سرعت جریان مواد قالب می شود که در چرخش بر کیفیت قالب موم تأثیر می گذارد. علاوه بر این، نرخ جریان پایین را نمی توان در فشارهای بالا به دست آورد. دبی بالا را نمی توان در فشارهای کم به دست آورد. اگر برای جلوگیری از غلتک های هوا به دبی کم نیاز باشد و برای به دست آوردن کیفیت سطح خوب فشار بالا لازم باشد، الزامات نمی توانند برآورده شوند. در حال حاضر از این نوع تجهیزات در آمریکا و اروپا به ندرت استفاده می شود.
2) کنترل فشار و جریان به طور همزمان، اما بدون جبران فشار
در مقایسه با قبلی، یک شیر کنترل جریان به مدار هیدرولیک اضافه شده است. مزیت این است که وقتی فشار زیاد است می توان دبی کم را به دست آورد. با این حال، به دلیل عدم جبران فشار، دبی بالا در فشارهای پایین قابل دستیابی نیست. علاوه بر این، تغییرات فشار و دما بر سرعت جریان تأثیر می گذارد که به نوبه خود بر کیفیت قالب موم تأثیر می گذارد.
3) کنترل همزمان فشار و جریان، به علاوه جبران فشار
این سیستم کنترل مجهز به مدل های اصلی پرس های موم خارجی است. شیر کنترل جریان در سیستم عملکرد کمکی افزایش (کاهش) سرعت را دارد. هنگامی که مقاومت جریان یا دما کمی تغییر می کند، جبران کننده فشار در شیر کنترل می تواند به طور خودکار فشار را افزایش یا کاهش دهد و اندازه شیر کنترل جریان را برای تنظیم دقیق سرعت جریان مواد قالب تنظیم کند. بنابراین، در محدوده فشار از پیش تنظیم شده، مهم نیست که دما و مقاومت جریان چگونه تغییر می کند، سرعت جریان قالب قابل کنترل است. علاوه بر این، سرعت جریان را می توان به طور دلخواه بدون محدودیت فشار تنظیم کرد. این باعث می شود که قالب در ابتدای فرآیند پر کردن قالب با سرعت جریان کم پر شود تا از تلاطم و خروج گاز جلوگیری شود و سپس سرعت جریان برای به دست آوردن یک قالب مومی صاف و کامل بدون جداسازی سرد روی سطح افزایش یابد.
4) کنترل مجزای فشار و جریان در هر دو جهت، به علاوه کنترل فشار دو مرحله ای
کنترل حالت های جدا شده دوگانه (DIMC) به این معنی است که دو پارامتر فرآیند، فشار و جریان، کاملاً مستقل از یکدیگر کنترل می شوند. اصطلاحاً کنترل فشار دو مرحله ای به این معنی است که فشار پر شدن و فشار تراکم به طور جداگانه جدا و کنترل می شوند (شکل 3-1) [3]. معمولاً امید است که با فرض عدم تولید اسپری و پاشش، فشار پر کردن باید به اندازه کافی زیاد باشد تا زمان پر شدن کوتاه شود، به طوری که مواد قالب در طول فرآیند پر کردن تا حد ممکن جامد شود و از پر شدن پر شدن اطمینان حاصل شود. و به دست آوردن یک کانتور واضح از قالب موم صیقلی. فشار تراکم باید به طور مناسب کاهش یابد تا اطمینان حاصل شود که سطح قالب موم دارای انقباض و تغییر شکل کوچک نیست و اندازه آن ثابت است و در عین حال لبه پرواز و سوراخ شدن آن کمتر شود. شایان ذکر است که وقتی 95% تا 99% از حجم حفره تراکم پر می شود، به جای 100% به طور کامل، فشار باید فوراً به پایین منتقل شود (شکل 3-2). هدف از این کار جلوگیری از ضربه (پالس فشار) مواد قالب است که حفره را پر می کند، که می تواند به هسته آسیب برساند و باعث افزایش سوراخ شدن قالب مومی شود و به هوای باقی مانده در حفره کمک کند تا خارج شود و از هوا جلوگیری کند. حباب در قالب موم AFC (کنترل جریان تسریع شده) توسعه یافته و ثبت شده توسط Howmet-TMP یک نماینده معمولی از این نوع سیستم کنترل است.
3- کنترل کامپیوتری فرآیند تزریق
چرخه کلی فرآیند تزریق کوتاه است، معمولا در یک تا چند دقیقه، اما نیاز به کنترل بسیاری از پارامترهای فرآیند، از جمله حداقل فشار، سرعت جریان، دما، زمان و موارد دیگر است. در چنین مدت زمان کوتاهی تکیه بر کنترل دقیق مصنوعی دشوار است، با پیشرفت سریع فناوری رایانه، سیستم های کنترل رایانه ای باید به وجود بیایند!
کنترل برنامه های کامپیوتری
شرکت آمریکایی MPI در سال 1992 ماشین فشار موم اتوماتیک کنترل میکروکامپیوتر را در چهلمین نشست سالانه ICI و هشتمین نشست سالانه اولین ریخته‌گری دقیق جهانی توسعه داد (شکل 3-3) [4]. این دستگاه مجهز به یک سیستم کنترل کامپیوتری است که قادر است تمام پارامترهای فرآیند ریخته گری را از قبل تنظیم کند. در صفحه کامپیوتر، اپراتور همچنین می تواند به راحتی به برنامه های موجود در رایانه دسترسی داشته باشد و آنها را فراخوانی کند. بدون عملکرد دستی، دستگاه به طور خودکار طبق برنامه کار می کند. اگر در حین کار هر گونه ناهنجاری رخ دهد، رایانه به طور خودکار اپراتور را هشدار می دهد و از او می خواهد که به موقع مشکل را عیب یابی کند. این سیستم می تواند تا 500 مجموعه قالب از تمام پارامترهای فرآیند تزریق را ذخیره کند، به طوری که اپراتور می تواند به راحتی پارامترهای فرآیند را هنگام نصب هر مجموعه از قالب ها تنظیم کند. با این حال، این سیستم کنترل عمدتاً کنترل پرس موم را طبق برنامه از پیش تعیین شده انجام می دهد [4].
کنترل زمان واقعی کامپیوتری
در اواسط دهه 1990، Howmet-TMP سیستم کنترل سروو کنترل CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control) را با ترکیب فناوری ثبت اختراع AFC با فناوری کنترل کامپیوتری توسعه داد. این سیستم از یک سنسور فشار با دقت بالا و یک تقسیم کننده فشار خطی برای تشخیص فشار ماشه ایجاد شده در لحظه پر شدن کمپکتور استفاده می کند و سپس سیگنال را به سرعت به سیستم سروو برمی گرداند که بلافاصله به کاهش فشار تغییر می کند. برای شروع فاز تراکم، بنابراین کنترل فشار دو مرحله ای به طور کامل تحقق می یابد. فشار و سرعت جریان را می توان به صورت جداگانه در مراحل با قابلیت تکرار خوب کنترل کرد. شکل 3-4 یک متراکم کننده موم با سیستم کنترل CFAFC از Howmet-TMP [1] را نشان می دهد.
در سال 1999، در نشست فنی سالانه JACT در ژاپن، MPI توسعه موفقیت‌آمیز پرس موم را با سیستم کنترل ADS (Automatic Die Setup) معرفی کرد [5]. سیستم ADS نه تنها تمام پارامترهای فرآیند تزریق هزاران قالب را ذخیره می‌کند، که می‌تواند در هر زمان توسط کاربر درخواست و فراخوانی شود، بلکه دارای کنترل دما دقیق‌تر و حساس‌تر (دقت دمای 0.25± درجه سانتیگراد) و توانایی تعیین در زمان واقعی حجم مواد قالب وارد حفره و سپس تنظیم سرعت جریان مواد تزریق بر اساس این حجم. سیستم ADS نه تنها تمام پارامترهای فرآیند قالب‌گیری را برای بررسی و فراخوانی کاربر در هر زمان ذخیره می‌کند، بلکه کنترل دما دقیق‌تر و حساس‌تری (دقت کنترل دمای 0.25± درجه سانتیگراد) و همچنین توانایی حجم مواد قالب‌گیری را که وارد حفره می‌شود به‌صورت بلادرنگ تعیین کنید، و سپس سرعت جریان مواد قالب‌گیری را با توجه به این حجم تنظیم کنید، و این امکان را برای اپراتور فراهم می‌آورد که نه تنها حجم مواد قالب‌گیری مورد نیاز برای ساخت موم را بداند. قالب، بلکه پیش بینی حجم ماده ای که قبل از ایجاد عیوب وارد حفره می شود، به طوری که سرعت جریان را به موقع تنظیم کنید تا در این لحظه از نقص جلوگیری شود. سیستم کنترل ADS MPI نیز دو حالت فشار مختلف پر کردن و فشرده سازی را ارائه می دهد. هنگامی که مواد قالب گیری تزریق شده به حفره به 95 تا 98 درصد حجم حفره رسید، سیستم به طور خودکار به فشار تراکم کمتری تغییر می کند [5]. در شکل های 3-5 و 3-6 به ترتیب پرس موم نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک MPI مجهز به سیستم کنترل ADS نشان داده شده است.
در حال حاضر اکثر کنترل پنل های مجهز به پرس های واکس خارجی پیشرفته مجهز به نمایشگرهای LCD لمسی هستند که کاربر پسند بوده و کار با آن ها آسان است و هنگام تعویض قالب ها، اشکال زدایی پارامترهای فرآیند بسیار راحت است. شکل 3-7 و شکل 3-8 به ترتیب صفحه نمایش MPI و Howmet-TMP کنترل پنل را نشان می دهند.
4. وضعیت موجود و شکاف دستگاه پرس موم داخلی
در حال حاضر، دستگاه موم خانگی علاوه بر دقت پردازش قطعات، اجزای الکتریکی و هیدرولیک از کیفیت، عمر و خدمات پس از فروش، موارد زیادی برای بهبود وجود دارد، به تنهایی در سطح توسعه فن آوری، به عنوان بخش کلیدی سیستم کنترل دستگاه موم، تجهیزات خانگی هنوز در مرحله توسعه نسبتاً پایینی هستند، عمدتاً در قالب جریان کاملاً تحت فشار قرار می گیرد، یعنی جریان و فرآیند پر کردن در واقع به عبارت دیگر جریان و فرآیند پر کردن قالب را نمی توان کنترل کرد و فقط می توان آن را به طبیعت واگذار کرد. این نوع تجهیزات به سختی می تواند نیاز قالب های موم کوچک و ساده با نیازهای کم را برآورده کند، اما فشار دادن قالب های بزرگ و پیچیده مومی یا قالب های مومی با هسته های سرامیکی کافی نیست. جای تعجب نیست که در سال های اخیر، بسیاری از شرکت های نظامی در چین پول زیادی را صرف واردات تجهیزات تحت فشار موم از خارج کرده اند. در جهانی شدن اقتصادی و پیوستن چین به WTO امروز، شرکت های ریخته گری تجاری و عمرانی چین نیز با وظیفه طاقت فرسایی مواجه هستند که به سرعت کیفیت و عیار محصول را بهبود بخشند، کورکورانه مقیاس را گسترش دهند و تولید را افزایش دهند. به تدریج تبدیل به چیزی از گذشته می شود. و صرف نظر از جاه طلبی برای ورود به بازار بین المللی، برای دیدار با وضعیت موجود، دستگاه موم داخلی هنوز رضایت بخش نیست. به عنوان مثال، دستیابی به اثر ایده آل برای برخی از قالب های مومی با تفاوت زیادی در ضخامت دیواره دشوار است. پایداری ابعاد قالب موم (به ویژه ابعاد مربوط به سطوح جداکننده) ضعیف است. شکستن هسته در فرآیند پرس موم آسان است ....... از نقطه نظر عملی، کلید بهبود سطح پرس های موم خانگی در تحقق اتوماسیون کامل یا کنترل کامپیوتری نیست. در عوض، ما باید تلاش خود را بر تکمیل و بهبود سیستم کنترل که مرکز عصبی پرس موم است متمرکز کنیم. با اشاره به تجربه توسعه خارجی، اولین قدم باید بهبود دقت کنترل دما باشد. و سپس جریان و فشار دو پارامتر فرآیند به طور جداگانه، دو طرفه کنترل مستقل، بر این اساس، تحقق پر کردن، جریان کنترل موثر تر، و بیشتر متوجه کنترل فشار دو مرحله است. به منظور رفع نیازهای صنعت ریخته گری دقیق چین برای بهبود درجه محصول و کیفیت پایدار. کنترل و اتوماسیون کامپیوتری فقط برای درست کردن این پایه و اساس، اهمیت و ارزش قابل توجهی دارد. برای این منظور مطالعه جدی تجربه و فناوری پیشرفته خارجی کاملاً ضروری است. در عین حال قابل ذکر است که شباهت های زیادی بین دستگاه فشار موم و دستگاه قالب گیری تزریقی مورد استفاده در صنعت پلاستیک وجود دارد. صنعت پلاستیک بسیار بزرگتر از صنعت ریخته گری دقیق است. توسعه ماشین قالب گیری تزریقی به طور طبیعی بسیار سریعتر از ماشین فشار موم است که می توان تجربیات مفید بسیاری را نیز از آن استخراج کرد. برخی از همتایان خارجی نیز اعتراف کرده‌اند که بسیاری از ایده‌ها و افکار طراحی جدید در فرآیند توسعه دستگاه فشار موم نیز از اولین تجهیزات قالب‌گیری تزریقی سرچشمه گرفته است [3].
