Dari antologi Tuan Chen Bing
Awalnya diterbitkan di Pengecoran Khusus dan Paduan Nonferrous
1, Kontrol suhu
1) Suhu cetakan
Suhu bahan cetakan secara langsung mempengaruhi viskositas dan kapasitas pengisian bahan cetakan, yang memerlukan kontrol yang akurat dan kecepatan respons yang cepat ketika mengubah pengaturan suhu. Saat ini, pengepres lilin canggih di luar negeri dilengkapi dengan tangki penyimpanan lilin pasta dengan pengatur suhu yang dipartisi, tetapi juga sensor suhu dimasukkan langsung ke dalam bahan cetakan untuk secara akurat mengontrol suhu bahan cetakan dalam keadaan apa pun mulai dari cair. untuk ditempel, dan dapat disesuaikan sesuka hati untuk beradaptasi dengan persyaratan pengepresan cetakan lilin yang berbeda. Setelah pengaturan suhu diubah, sistem merespons dengan kecepatan 0,5°C setiap 3 menit dengan rentang fluktuasi suhu hanya 0,3°C [1].
2) Menekan suhu
Kebanyakan pengepres lilin tidak terlalu memperhatikan pengendalian suhu cetakan pengepres, tetapi biasanya mengontrol suhu pelat, dan juga cetakan, dengan menambah/mengurangi aliran air pendingin melalui pelat menggunakan katup manual yang mirip dengan a kran air. Karena konduksi panas antara pelat dan mesin press tidak dapat diandalkan, ketebalan dinding mesin press juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap suhu rongga. Oleh karena itu, metode ini tidak mengontrol suhu rongga cetakan press secara akurat. Metode berikut dapat dipertimbangkan untuk meningkatkan kontrol suhu dalam cetakan tekan:
Ukur suhu pelat dengan termokopel, dan putuskan untuk membuka atau menutup katup pipa air pendingin sesuai dengan suhu pelat. Hal ini menghasilkan kontrol suhu pelat yang jauh lebih baik. Howmet TMP (USA) menawarkan panel kontrol dengan sistem kontrol pemanasan/pendinginan yang mengandalkan pemanas listrik untuk pemanasan dan chiller untuk pendinginan [1].0 Tentu saja, peralihan cepat dari pemanasan ke pendinginan dapat menyebabkan fluktuasi pada permukaan pelat suhu, terutama jika hanya ada satu termokopel di pelat.
Cara yang lebih baik untuk mengontrol suhu pelat adalah dengan menggunakan termostat untuk mengontrol suhu air pendingin dan menjaganya tetap konstan. Suhu pelat dengan demikian dijaga dalam kisaran yang diperlukan. Jika setiap pengontrol suhu memiliki beberapa port masukan dan keluaran, dimungkinkan untuk mengontrol suhu beberapa pelat secara bersamaan. Sayangnya, tidak satu pun dari metode ini yang dapat menghindari pengaruh efek pertukaran panas antara pelat dan mesin press, sehingga pengendalian suhu mesin press masih kurang dapat diandalkan. Cara terbaik untuk mengontrol suhu rongga tekan adalah dengan mengontrolnya secara terpisah dari pelat. Termokopel dipasang sedekat mungkin dengan permukaan rongga pada badan cetakan tekan, dan termostat secara langsung mengontrol suhu air pendingin sehingga suhu rongga dapat dipertahankan secara akurat dalam kisaran yang diperlukan. Sebenarnya cara ini sudah lama digunakan pada mesin cetak injeksi plastik. Alasan belum dipopulerkannya dalam pengecoran presisi terutama karena masalah biaya. Disarankan untuk mengurangi biaya dengan mengebor lubang atau celah pada cetakan tekan yang ada, memasang saluran air dan memasang pemanas listrik. Gaya saluran air yang sama dapat digunakan di bagian belakang cetakan tekan untuk geometri rongga yang berbeda, dan hanya diperlukan satu pengontrol suhu. Tentu saja, yang lebih penting lagi adalah bagian atas, bawah dan bahkan sisi mesin press harus diisolasi sehingga variasi suhu pada mesin press dan lingkungan sekitar tidak mempengaruhi mesin press.
2、Kontrol tekanan dan aliran
Di antara sekian banyak parameter proses yang perlu dikontrol dalam proses pencetakan, pengendalian tekanan dan aliran adalah yang terpenting, kecuali suhu. Meskipun aliran bahan cetakan tidak dapat dipisahkan dari penggerak tekanan, tekanan dan aliran berkaitan erat. Namun keadaan aliran bahan cetakan tidak hanya berhubungan dengan tekanan, tetapi juga viskositas dan ketahanannya selama proses injeksi. Oleh karena itu, keduanya adalah konsep yang sangat berbeda, yang memiliki pengaruh berbeda terhadap kualitas cetakan lilin. Mereka perlu dikontrol secara terpisah. Biasanya tekanan dikendalikan melalui katup hidrolik, sedangkan aliran terutama dikendalikan oleh katup pengatur aliran. Mengenai kontrol tekanan dan aliran, negara-negara asing sering membagi peralatan tekanan lilin menjadi beberapa tingkatan berikut [2]:
1) Kontrol tekanan saja
Sirkuit hidrolik hanya memiliki katup pengatur tekanan dan tidak ada katup pengatur aliran. Saat menggunakan mesin press jenis ini, perubahan kecil apa pun pada bahan cetakan dan suhu lingkungan (termasuk suhu ruangan, suhu cairan hidrolik, atau suhu silinder lilin, dll.) akan mengakibatkan perubahan laju aliran bahan cetakan, yang mana gilirannya akan mempengaruhi kualitas cetakan lilin. Selain itu, laju aliran rendah tidak dapat dicapai pada tekanan tinggi; laju aliran tinggi tidak dapat dicapai pada tekanan rendah. Jika laju aliran rendah diperlukan untuk menghindari gulungan udara dan diperlukan tekanan tinggi untuk mendapatkan kualitas permukaan yang baik, persyaratan tersebut tidak dapat dipenuhi. Saat ini, peralatan jenis ini di Amerika Serikat dan Eropa sudah jarang digunakan.
2) Kontrol tekanan dan aliran pada saat yang sama, tetapi tanpa kompensasi tekanan
Dibandingkan dengan yang pertama, katup pengatur aliran ditambahkan ke sirkuit hidrolik. Keuntungannya adalah laju aliran yang rendah dapat diperoleh bila tekanannya tinggi. Namun, karena kurangnya kompensasi tekanan, laju aliran tinggi tidak dapat dicapai pada tekanan rendah. Selain itu, variasi tekanan dan suhu mempunyai pengaruh terhadap laju aliran, yang selanjutnya mempengaruhi kualitas cetakan lilin.
3) Kontrol tekanan dan aliran secara simultan, ditambah kompensasi tekanan
Ini adalah sistem kontrol yang dilengkapi dengan model utama pengepres lilin asing. Katup pengatur aliran dalam sistem memiliki fungsi penambahan (penurunan) kecepatan bantu. Ketika hambatan aliran atau suhu berubah sedikit, kompensator tekanan pada katup kontrol dapat secara otomatis menambah atau mengurangi tekanan dan menyesuaikan ukuran katup kontrol aliran untuk mengatur laju aliran bahan cetakan secara tepat. Oleh karena itu, dalam kisaran tekanan yang telah ditentukan sebelumnya, tidak peduli bagaimana suhu dan hambatan aliran berubah, laju aliran cetakan dapat dikontrol. Selain itu, laju aliran dapat diatur secara sewenang-wenang tanpa batasan tekanan. Hal ini memungkinkan cetakan diisi dengan laju aliran rendah pada awal proses pengisian cetakan untuk menghindari turbulensi dan pelepasan gas, dan kemudian meningkatkan laju aliran untuk mendapatkan cetakan lilin yang halus dan penuh tanpa segregasi dingin di permukaan.
4) Kontrol tekanan dan aliran terpisah di kedua arah, ditambah kontrol tekanan dua tahap
Yang disebut Kontrol Mode Terisolasi Ganda (DIMC) berarti bahwa dua parameter proses, tekanan dan aliran, dikontrol sepenuhnya secara independen satu sama lain. Yang disebut kontrol tekanan dua tahap berarti tekanan pengisian dan tekanan pemadatan dipisahkan dan dikontrol secara terpisah (Gambar 3-1) [3]. Biasanya diharapkan bahwa dengan alasan tidak menghasilkan penyemprotan dan percikan, tekanan pengisian harus cukup besar untuk mempersingkat waktu pengisian, sehingga bahan cetakan akan mengeras sesedikit mungkin selama proses pengisian, untuk memastikan pengisian penuh. dan mendapatkan kontur yang jelas dari cetakan lilin yang dipoles. Tekanan pemadatan harus dikurangi secara tepat, untuk memastikan bahwa permukaan cetakan lilin tidak mengalami penyusutan dan deformasi kecil, dan ukurannya stabil, dan pada saat yang sama, tepi terbang dan duri menjadi lebih sedikit. Perlu ditekankan bahwa ketika 95% hingga 99% volume rongga pemadatan terisi, bukan 100% terisi penuh, tekanan harus segera diturunkan (Gbr. 3-2). Tujuannya adalah untuk menghindari benturan (pulsa tekanan) bahan die yang mengisi rongga, yang dapat merusak inti dan meningkatkan fretting burr pada cetakan lilin, serta membantu udara yang tersisa di dalam rongga keluar dan menghindari udara. gelembung dalam cetakan lilin. AFC (Accelerated Flow Control) yang dikembangkan dan dipatenkan oleh Howmet-TMP adalah perwakilan khas dari jenis sistem kendali ini.
3．Kontrol proses injeksi yang terkomputerisasi
Siklus umum proses injeksi pendek, biasanya dalam satu hingga beberapa menit, namun perlu mengontrol banyak parameter proses, termasuk setidaknya tekanan, laju aliran, suhu, waktu dan item lainnya. Dalam waktu sesingkat itu sulit untuk mengandalkan kendali presisi buatan, dengan pesatnya perkembangan teknologi komputer, sistem kendali komputer seharusnya muncul!
Pengendalian program komputer
Perusahaan MPI Amerika mengembangkan mesin tekanan lilin otomatis kontrol komputer mikro pada tahun 1992 pada pertemuan tahunan ke-40 ICI dan pertemuan tahunan ke-8 debut pengecoran presisi dunia (Gambar 3-3) [4]. Mesin ini dilengkapi dengan sistem kontrol terkomputerisasi yang mampu mengatur semua parameter proses die casting. Di layar komputer, operator juga dapat dengan mudah mengakses dan memanggil program-program yang ada di komputer. Tanpa pengoperasian manual, mesin berjalan otomatis sesuai program. Jika terjadi kelainan selama pengoperasian, komputer akan secara otomatis memperingatkan operator dan memintanya untuk memecahkan masalah tepat waktu. Sistem ini dapat menyimpan hingga 500 set cetakan dari semua parameter proses injeksi, sehingga operator dapat dengan mudah menyesuaikan parameter proses saat memasang setiap set cetakan. Namun, sistem kendali ini terutama mewujudkan kendali pengepres lilin sesuai dengan program yang telah ditentukan sebelumnya [4].
Kontrol waktu nyata yang terkomputerisasi
Pada pertengahan 1990-an, Howmet-TMP mengembangkan sistem kontrol servo CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control) yang unik dengan menggabungkan teknologi AFC yang dipatenkan dengan teknologi kontrol komputer. Sistem ini menggunakan sensor tekanan presisi tinggi dan pembagi tekanan linier untuk merasakan tekanan pemicu yang dihasilkan pada saat pemadat diisi, dan kemudian dengan cepat mengirimkan sinyal kembali ke sistem servo, yang segera beralih ke penurunan tekanan. untuk memulai fase pemadatan, sehingga mewujudkan kontrol tekanan dua tahap sepenuhnya. Tekanan dan laju aliran dapat dikontrol secara individual secara bertahap dengan kemampuan reproduksi yang baik. Gambar 3-4 menunjukkan pemadat lilin dengan sistem kontrol CFAFC dari Howmet-TMP [1].
Pada tahun 1999, pada Pertemuan Teknis Tahunan JACT di Jepang, MPI memperkenalkan keberhasilan pengembangan mesin press lilin dengan sistem kontrol ADS (Automatic Die Setup) [5]. Sistem ADS tidak hanya menyimpan semua parameter proses injeksi dari ribuan cetakan, yang dapat ditanyakan dan dipanggil kembali kapan saja oleh pengguna, namun juga memiliki kontrol suhu yang lebih tepat dan sensitif (akurasi suhu ±0,25°C) dan kemampuan untuk menentukan secara real time volume bahan cetakan yang memasuki rongga dan kemudian mengatur laju aliran bahan injeksi sesuai dengan volume tersebut. Sistem ADS tidak hanya menyimpan semua parameter proses pencetakan agar pengguna dapat memeriksa dan mengingatnya kapan saja, namun juga menyediakan kontrol suhu yang lebih akurat dan sensitif (akurasi suhu kontrol ±0,25°C), serta kemampuan untuk menentukan secara real time volume bahan cetakan yang masuk ke dalam rongga, kemudian mengatur laju aliran bahan cetakan sesuai dengan volume tersebut, sehingga memungkinkan operator mengetahui tidak hanya volume bahan cetakan yang diperlukan untuk membuat lilin. cetakan, tetapi juga memprediksi volume material yang masuk ke rongga sebelum terjadinya cacat, sehingga dapat menyesuaikan laju aliran pada waktu yang tepat untuk menghindari cacat pada saat ini. Sistem kontrol ADS MPI juga menawarkan dua mode tekanan berbeda, pengisian dan pemadatan. Setelah bahan cetakan yang disuntikkan ke dalam rongga mencapai 95% hingga 98% volume rongga, sistem secara otomatis beralih ke tekanan pemadatan yang lebih rendah [5]. Gambar 3-5 dan 3-6 menunjukkan mesin pengepres lilin MPI semi-otomatis dan otomatis penuh yang masing-masing dilengkapi dengan sistem kontrol ADS.
Saat ini, sebagian besar panel kontrol yang dilengkapi dengan mesin pengepres lilin asing canggih dilengkapi dengan monitor LCD layar sentuh, yang mudah digunakan dan mudah dioperasikan, dan sangat mudah untuk men-debug parameter proses saat mengganti cetakan. Gambar 3-7 dan Gambar 3-8 masing-masing menunjukkan tampilan layar panel kontrol MPI dan Howmet-TMP.
4．Status quo dan kesenjangan mesin press lilin domestik
Saat ini, mesin lilin dalam negeri selain akurasi pemrosesan suku cadang, komponen listrik dan hidrolik dari kualitas, masa pakai dan layanan purna jual, ada banyak hal yang harus ditingkatkan, sendirian pada tingkat perkembangan teknologi, sebagai bagian penting dari sistem kontrol mesin lilin, peralatan rumah tangga masih dalam tahap pengembangan yang relatif rendah, terutama pada aliran cetakan yang sepenuhnya terkena tekanan, artinya, aliran dan proses pengisian sebenarnya. Dengan kata lain, aliran dan Proses pengisian cetakan tidak bisa dikendalikan dan hanya bisa diserahkan pada alam. Peralatan semacam ini hampir tidak dapat memenuhi kebutuhan cetakan lilin kecil dan sederhana dengan persyaratan rendah, namun tidak cukup untuk menekan cetakan lilin besar dan kompleks atau cetakan lilin dengan inti keramik. Tak heran jika dalam beberapa tahun terakhir, banyak perusahaan militer di Tiongkok menghabiskan banyak uang untuk mengimpor peralatan penekan lilin dari luar negeri. Dalam globalisasi ekonomi dan aksesi Tiongkok ke WTO saat ini, perusahaan pengecoran sipil dan komersial Tiongkok juga dihadapkan pada tugas berat untuk secara cepat meningkatkan mutu dan kualitas produk, memperluas skala secara membabi buta, dan meningkatkan produksi pada era tersebut. lambat laun menjadi masa lalu. Dan terlepas dari ambisi untuk memasuki pasar internasional, untuk memenuhi status quo, mesin lilin dalam negeri belum memuaskan. Misalnya, sulit untuk mencapai efek ideal untuk beberapa cetakan lilin dengan perbedaan ketebalan dinding yang besar; stabilitas dimensi cetakan lilin (terutama dimensi yang berkaitan dengan permukaan perpisahan) buruk; intinya mudah pecah dalam proses pengepresan lilin....... Dari sudut pandang praktis, kunci untuk meningkatkan tingkat pengepresan lilin dalam negeri bukanlah dengan mewujudkan otomatisasi penuh atau kendali komputer. Sebaliknya, kita harus memusatkan upaya kita pada penyempurnaan dan peningkatan sistem kontrol yang merupakan pusat saraf dari mesin press lilin. Mengacu pada pengalaman pembangunan di luar negeri, langkah pertama yang harus dilakukan adalah meningkatkan ketepatan pengendalian suhu. Dan kemudian aliran dan tekanan dari dua parameter proses secara terpisah, kontrol independen dua arah, atas dasar ini, mewujudkan pengisian, proses aliran kontrol yang lebih efektif, dan selanjutnya mewujudkan kontrol tekanan dua tahap. Untuk memenuhi kebutuhan industri pengecoran presisi Tiongkok untuk meningkatkan kualitas produk dan kualitas yang stabil. Hanya untuk meletakkan dasar ini dengan baik, pengendalian dan otomatisasi komputer memiliki arti dan nilai yang besar. Untuk mencapai tujuan ini, studi serius terhadap pengalaman dan teknologi maju asing sangat diperlukan. Pada saat yang sama, perlu disebutkan bahwa ada banyak kesamaan antara mesin penekan lilin dan mesin cetak injeksi yang digunakan dalam industri plastik. Industri plastik jauh lebih besar dibandingkan industri pengecoran presisi. Perkembangan mesin cetak injeksi secara alami jauh lebih cepat dibandingkan dengan mesin penekan lilin, sehingga banyak pengalaman bermanfaat yang dapat diambil. Beberapa rekan asing juga mengakui bahwa banyak ide dan pemikiran desain baru dalam proses pengembangan mesin tekanan lilin juga berasal dari peralatan cetakan injeksi paling awal [3].
