Extrait de l'anthologie de M. Chen Bing
Publié initialement dans Special Casting and Nonferrous Alloys
1、Contrôle de la température
1) Température du moule
La température du matériau de moulage affecte directement la viscosité et la capacité de remplissage du matériau de moulage, ce qui nécessite un contrôle précis et une vitesse de réponse rapide lors du changement du réglage de la température. À l'heure actuelle, les presses à cire avancées dans les pays étrangers sont équipées de réservoirs de stockage de cire en pâte à température contrôlée, mais le capteur de température est également directement inséré dans le matériau du moule afin de contrôler avec précision la température du matériau du moule dans n'importe quel état, du liquide à coller, et peut être ajusté à volonté pour s'adapter aux exigences du pressage des différents moules en cire. Une fois le réglage de la température modifié, le système répond à un rythme de 0,5°C toutes les 3 minutes avec une plage de fluctuation de température de seulement 0,3°C [1].
2) Température de pressage
La plupart des presses à cire ne prêtent pas beaucoup d'attention au contrôle de la température du moule de la presse, mais contrôlent généralement la température du plateau, et donc du moule, en augmentant/diminuant le débit d'eau de refroidissement à travers le plateau à l'aide d'une vanne manuelle similaire à une robinet. Étant donné que la conduction thermique entre le plateau et la presse n'est pas fiable, l'épaisseur de la paroi de la presse a également une grande influence sur la température de la cavité. Par conséquent, cette méthode ne contrôle pas avec précision la température de la cavité du moule de presse. Les méthodes suivantes peuvent être envisagées pour améliorer le contrôle de la température à l’intérieur du moule de presse :
Mesurez la température du plateau avec des thermocouples et décidez d'ouvrir ou de fermer la vanne du tuyau d'eau de refroidissement en fonction de la température du plateau. Il en résulte un bien meilleur contrôle de la température du plateau. Howmet TMP (USA) propose des panneaux de commande avec un système de contrôle de chauffage/refroidissement qui s'appuie sur un radiateur électrique pour le chauffage et un refroidisseur pour le refroidissement [1].0 Bien entendu, le passage rapide du chauffage au refroidissement peut provoquer des fluctuations dans la surface du plateau. température, surtout s'il n'y a qu'un seul thermocouple dans la platine.
Une meilleure façon de contrôler la température du plateau consiste à utiliser un thermostat pour contrôler la température de l’eau de refroidissement et la maintenir constante. La température du plateau est ainsi maintenue dans la plage requise. Si chaque contrôleur de température dispose de plusieurs ports d'entrée et de sortie, il est possible de contrôler la température de plusieurs plateaux en même temps. Malheureusement, aucune de ces méthodes n'évite l'influence de l'effet d'échange thermique entre le plateau et la presse, de sorte que le contrôle de la température de la presse n'est toujours pas très fiable. La meilleure façon de contrôler la température de la cavité de la presse est de la contrôler séparément du plateau. Les thermocouples sont installés aussi près que possible de la surface de la cavité dans le corps de moulage sous presse, et le thermostat contrôle directement la température de l'eau de refroidissement afin que la température de la cavité puisse être maintenue avec précision dans la plage requise. En fait, cette méthode est depuis longtemps largement utilisée dans les machines de moulage par injection plastique. La raison pour laquelle il n’a pas encore été popularisé dans le domaine du moulage de précision est principalement due au problème du coût. Il est recommandé de réduire les coûts en perçant des trous ou des fentes dans le moule de presse existant, en aménageant des voies d'eau et en installant des radiateurs électriques. Le même style de voie d'eau peut être utilisé à l'arrière du moule de presse pour différentes géométries de cavité, et un seul contrôleur de température est nécessaire. Évidemment, il est encore plus important que le dessus, le dessous et même les côtés de la presse soient isolés afin que les variations de température dans la presse et dans l'environnement n'affectent pas la presse.
2、Contrôle de la pression et du débit
Parmi les nombreux paramètres de processus qui doivent être contrôlés dans le processus de moulage, le contrôle de la pression et du débit est le plus important, à l'exception de la température. Bien que le flux de matériau de moulage ne puisse pas être séparé de l'entraînement par pression, la pression et le débit sont étroitement liés. Cependant, l'état d'écoulement du matériau du moule n'est pas seulement lié à la pression, mais également à sa viscosité et à sa résistance pendant le processus d'injection. Il s’agit donc de deux concepts complètement différents, qui ont des effets différents sur la qualité des moules en cire. Ils doivent être contrôlés séparément. Habituellement, la pression est contrôlée au moyen de vannes hydrauliques, tandis que le débit est principalement contrôlé par des vannes de régulation de débit. Autour du contrôle de la pression et du débit, les pays étrangers sont souvent divisés en plusieurs catégories d'équipements sous pression de cire [2] :
1)Contrôle de pression uniquement
Le circuit hydraulique comporte uniquement un régulateur de pression et aucun régulateur de débit. Lors de l'utilisation de ce type de presse, tout petit changement dans le matériau du moule et la température ambiante (y compris la température ambiante, la température du fluide hydraulique ou la température du cylindre de cire, etc.) entraînera une modification du débit du matériau du moule, ce qui en le tour affectera la qualité du moule en cire. De plus, de faibles débits ne peuvent pas être obtenus à des pressions élevées ; des débits élevés ne peuvent pas être obtenus à basse pression. Si un faible débit est requis pour éviter les rouleaux d'air et une pression élevée est requise pour obtenir une bonne qualité de surface, les exigences ne peuvent pas être satisfaites. À l’heure actuelle, ce type d’équipement est rarement utilisé aux États-Unis et en Europe.
2)Contrôle de la pression et du débit en même temps, mais sans compensation de pression
Par rapport au premier, un régulateur de débit est ajouté au circuit hydraulique. L'avantage est qu'un faible débit peut être obtenu lorsque la pression est élevée. Cependant, en raison du manque de compensation de pression, des débits élevés ne peuvent pas être obtenus à basse pression. De plus, les variations de pression et de température ont une influence sur le débit, ce qui affecte à son tour la qualité du moule en cire.
3)Contrôle simultané de la pression et du débit, plus compensation de pression
Il s'agit du système de contrôle équipé des modèles traditionnels de presses à cire étrangères. La vanne de régulation de débit du système a pour fonction d'augmenter (diminuer) la vitesse auxiliaire. Lorsque la résistance à l'écoulement ou la température change légèrement, le compensateur de pression dans la vanne de régulation peut automatiquement augmenter ou diminuer la pression et ajuster la taille de la vanne de régulation de débit pour réguler avec précision le débit du matériau du moule. Par conséquent, dans la plage de pression prédéfinie, quelle que soit la variation de la température et de la résistance à l'écoulement, le débit du moule peut être contrôlé. De plus, le débit peut être ajusté arbitrairement sans contraintes de pression. Cela permet au moule d'être rempli à un faible débit au début du processus de remplissage du moule pour éviter les turbulences et les dégazages, puis d'augmenter le débit pour obtenir un moule en cire lisse et plein, sans ségrégation à froid sur la surface.
4)Contrôle séparé de la pression et du débit dans les deux sens, plus contrôle de pression en deux étapes
Le soi-disant contrôle à double mode isolé (DIMC) signifie que les deux paramètres du processus, la pression et le débit, sont contrôlés de manière totalement indépendante l'un de l'autre. Le contrôle de pression dit à deux niveaux signifie que la pression de remplissage et la pression de compactage sont séparées et contrôlées séparément (Figure 3-1) [3]. On espère généralement que sous l'hypothèse de ne pas produire de pulvérisation ni d'éclaboussure, la pression de remplissage devrait être suffisamment élevée pour raccourcir le temps de remplissage, de sorte que le matériau du moule se solidifie le moins possible pendant le processus de remplissage, garantissant ainsi que le remplissage est plein. et obtenir un contour clair du moule en cire poli. La pression de compactage doit être réduite de manière appropriée, afin de garantir que la surface du moule en cire ne présente aucun retrait ni petite déformation, et que la taille soit stable, tout en réduisant le bord volant et les bavures. Il convient de souligner que lorsque 95 à 99 % du volume de la cavité de compactage est rempli, plutôt que 100 % complètement rempli, la pression doit être immédiatement réduite (Fig. 3-2). Le but est d'éviter l'impact (impulsion de pression) du matériau de la matrice remplissant la cavité, ce qui peut endommager le noyau et augmenter les bavures de frettage du moule en cire, et d'aider l'air restant dans la cavité à s'échapper et à éviter l'air. bulles dans le moule en cire. L'AFC (Accelerated Flow Control) développé et breveté par Howmet-TMP est un représentant typique de ce type de système de contrôle.
3．Contrôle informatisé du processus d'injection
Le cycle général du processus d'injection est court, généralement d'une à plusieurs minutes, mais il nécessite de contrôler de nombreux paramètres du processus, notamment la pression, le débit, la température, la durée et d'autres éléments. En si peu de temps, il est difficile de s'appuyer sur un contrôle de précision artificiel. Avec le développement rapide de la technologie informatique, des systèmes de contrôle informatiques devraient voir le jour !
Contrôle des programmes informatiques
La société américaine MPI a développé la machine automatique de pression de cire contrôlée par micro-ordinateur en 1992 lors de la 40e réunion annuelle de l'ICI et de la 8e réunion annuelle des débuts mondiaux de la coulée de précision (Figure 3-3) [4]. La machine est équipée d'un système de contrôle informatisé capable de prérégler tous les paramètres du processus de coulée sous pression. Sur l'écran de l'ordinateur, l'opérateur peut également accéder et appeler facilement les programmes existants dans l'ordinateur. Sans opération manuelle, la machine fonctionne automatiquement selon le programme. Si une anomalie se produit pendant le fonctionnement, l'ordinateur alarme automatiquement l'opérateur et l'invite à résoudre le problème à temps. Le système peut stocker jusqu'à 500 jeux de moules de tous les paramètres du processus d'injection, afin que l'opérateur puisse facilement ajuster les paramètres du processus lors de l'installation de chaque jeu de moules. Cependant, ce système de contrôle réalise principalement le contrôle de la presse à cire selon le programme prédéfini [4].
Contrôle informatisé en temps réel
Au milieu des années 1990, Howmet-TMP a développé le système de servocommande unique CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control) en combinant sa technologie AFC brevetée avec une technologie de contrôle informatique. Le système utilise un capteur de pression de haute précision et un diviseur de pression linéaire pour détecter la pression de déclenchement générée au moment du remplissage du compacteur, puis renvoie rapidement le signal au système d'asservissement, qui passe immédiatement à une baisse de pression. pour démarrer la phase de compactage, réalisant ainsi complètement le contrôle de la pression en deux étapes. La pression et le débit peuvent être contrôlés individuellement par étapes avec une bonne reproductibilité. La figure 3-4 montre un compacteur de cire avec le système de contrôle CFAFC de Howmet-TMP [1].
En 1999, lors de la réunion technique annuelle du JACT au Japon, MPI a présenté le développement réussi d'une presse à cire dotée d'un système de contrôle ADS (Automatic Die Setup) [5]. Le système ADS stocke non seulement tous les paramètres du processus d'injection de milliers de moules, qui peuvent être interrogés et rappelés à tout moment par l'utilisateur, mais dispose également d'un contrôle de température plus précis et plus sensible (précision de la température de ±0,25°C) et le possibilité de déterminer en temps réel le volume de la matière du moule entrant dans la cavité puis de réguler le débit de la matière d'injection en fonction de ce volume. Le système ADS stocke non seulement tous les paramètres du processus de moulage pour que l'utilisateur puisse les vérifier et les rappeler à tout moment, mais fournit également un contrôle de température plus précis et plus sensible (précision de la température de contrôle de ±0,25 °C), ainsi que la possibilité de déterminer en temps réel le volume de matériau à mouler qui entre dans la cavité, puis réguler le débit du matériau à mouler en fonction de ce volume, permettant à l'opérateur de connaître non seulement le volume de matériau à mouler nécessaire pour fabriquer une cire moule, mais également prédire le volume du matériau qui pénètre dans la cavité avant la création de défauts, de manière à ajuster le débit en temps opportun pour éviter les défauts à ce moment-là. Le système de contrôle ADS de MPI propose également deux modes de pression différents, le remplissage et le compactage. Une fois que le matériau de moulage injecté dans la cavité atteint 95 à 98 % du volume de la cavité, le système passe automatiquement à une pression de compactage inférieure [5]. Les figures 3-5 et 3-6 montrent respectivement les presses à cire MPI semi-automatiques et entièrement automatiques équipées du système de contrôle ADS.
À l'heure actuelle, la plupart des panneaux de commande équipés de presses à cire étrangère avancées sont équipés de moniteurs LCD à écran tactile, conviviaux et faciles à utiliser, et il est très pratique de déboguer les paramètres du processus lors du remplacement des moules. Les figures 3-7 et 3-8 montrent respectivement l'écran d'affichage du panneau de commande MPI et Howmet-TMP.
4. Le statu quo et l'écart de la presse à cire domestique
À l'heure actuelle, la machine à cire domestique, outre la précision du traitement des pièces, les composants électriques et hydrauliques de la qualité, la durée de vie et le service après-vente, il y a beaucoup de choses à améliorer, seul au niveau du développement technologique, en tant qu'élément clé de le système de contrôle de la machine à cire, l'équipement domestique est encore à un stade de développement relativement bas, principalement dans le flux du moule est complètement soumis à la pression, c'est-à-dire que le flux et le processus de remplissage sont en fait En d'autres termes, le flux et Le processus de remplissage du moule ne peut pas être contrôlé et ne peut être laissé qu'à la nature. Ce type d'équipement peut à peine satisfaire les besoins des moules en cire petits et simples avec de faibles exigences, mais il ne suffit pas pour presser des moules en cire grands et complexes ou des moules en cire avec des noyaux en céramique. Il n’est pas étonnant que ces dernières années, de nombreuses entreprises militaires chinoises aient dépensé beaucoup d’argent pour importer des équipements sous pression de cire de l’étranger. Dans le contexte de la mondialisation économique et de l'adhésion de la Chine à l'OMC aujourd'hui, les entreprises chinoises de fonderie civile et commerciale sont également confrontées à la tâche ardue d'améliorer rapidement la qualité du produit, d'élargir aveuglément l'échelle et d'augmenter la production de l'époque. progressivement devenir une chose du passé. Et quelle que soit l'ambition d'entrer sur le marché international, de respecter le statu quo, la machine à cire nationale n'est pas encore satisfaisante. Par exemple, il est difficile d’obtenir l’effet idéal pour certains moules en cire présentant une grande différence d’épaisseur de paroi ; la stabilité des dimensions du moule en cire (en particulier les dimensions liées aux surfaces de joint) est mauvaise ; le noyau est facile à casser lors du processus de pressage de la cire....... D'un point de vue pratique, la clé pour améliorer le niveau des presses à cire domestiques ne réside pas dans la réalisation d'une automatisation complète ou d'un contrôle informatique. Nous devrions plutôt concentrer nos efforts sur le perfectionnement et l’amélioration du système de contrôle qui est le centre névralgique de la presse à cire. En se référant à l'expérience de développement à l'étranger, la première étape devrait être d'améliorer la précision du contrôle de la température. Et puis le débit et la pression des deux paramètres de processus séparément, un contrôle indépendant bidirectionnel, sur cette base, réalisent le remplissage, un contrôle plus efficace du processus de débit et réalisent en outre le contrôle de pression à deux étages. Afin de répondre aux besoins de l'industrie chinoise du moulage de précision pour améliorer la qualité des produits et la qualité stable. Seulement pour bien poser ces bases, le contrôle informatique et l'automatisation ont une importance et une valeur substantielles. À cette fin, une étude sérieuse de l’expérience et de la technologie avancées étrangères est absolument nécessaire. Dans le même temps, il convient de mentionner qu'il existe de nombreuses similitudes entre la machine à pression de cire et la machine de moulage par injection utilisée dans l'industrie du plastique. L’industrie du plastique est bien plus importante que l’industrie du moulage de précision. Le développement des machines de moulage par injection est naturellement beaucoup plus rapide que celui des machines à pression de cire, dont de nombreuses expériences utiles peuvent également être tirées. Certains homologues étrangers ont également avoué que de nombreuses nouvelles idées et réflexions en matière de conception dans le processus de développement de la machine à pression de cire provenaient également des premiers équipements de moulage par injection [3].
