Chen Bing 선생님의 선집에서
원래는 Special Casting and Nonferrous Alloys에 게재되었습니다.
1, 온도 조절
1) 금형 온도
성형재료의 온도는 성형재료의 점도 및 충진능력에 직접적인 영향을 미치기 때문에 온도설정 변경 시 정확한 제어와 빠른 응답속도가 요구됩니다. 현재 외국의 고급 왁스 프레스에는 분할된 온도 조절 페이스트 왁스 저장 탱크가 장착되어 있을 뿐만 아니라 온도 센서가 금형 재료에 직접 삽입되어 액체로부터 어떤 상태에서도 금형 재료의 온도를 정확하게 제어합니다. 붙여 넣기하고 다양한 왁스 몰드의 프레싱 요구 사항에 맞게 마음대로 조정할 수 있습니다. 온도 설정이 변경되면 시스템은 0.3°C의 온도 변동 범위에서 3분마다 0.5°C의 속도로 반응합니다[1].
2)압착온도
대부분의 왁스 프레스는 프레스 금형의 온도 제어에 크게 신경을 쓰지 않지만, 일반적으로 압반의 온도를 제어하고 이에 따라 금형의 온도도 제어합니다. 수동 밸브와 유사한 수동 밸브를 사용하여 압반을 통과하는 냉각수의 흐름을 늘리거나 줄여서 금형의 온도를 제어합니다. 수도꼭지. 플래튼과 프레스 사이의 열 전도는 신뢰할 수 없으며 프레스 벽의 두께도 캐비티 온도에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 따라서 이 방법은 프레스 금형 캐비티의 온도를 정확하게 제어하지 못합니다. 프레스 금형 내 온도 제어를 개선하기 위해 다음 방법을 고려할 수 있습니다.
열전대로 압반온도를 측정하고, 압반온도에 따라 냉각수 배관밸브의 개폐를 결정합니다. 이로 인해 플래튼 온도 제어가 훨씬 향상됩니다. Howmet TMP(미국)는 전기 히터를 사용하여 가열하고 냉각기를 사용하여 냉각하는 가열/냉각 제어 시스템을 갖춘 제어판을 제공합니다[1].0 물론 가열에서 냉각으로의 급격한 전환으로 인해 압반 표면의 변동이 발생할 수 있습니다. 특히 플래튼에 열전쌍이 하나만 있는 경우에는 더욱 그렇습니다.
압반 온도를 제어하는 더 좋은 방법은 온도 조절 장치를 사용하여 냉각수 온도를 제어하고 이를 일정하게 유지하는 것입니다. 따라서 압반 온도는 필요한 범위 내에서 유지됩니다. 각 온도 컨트롤러에 여러 개의 입력 및 출력 포트가 있는 경우 여러 플래튼의 온도를 동시에 제어할 수 있습니다. 그러나 불행하게도 이들 방법 중 어느 것도 플래튼과 프레스 사이의 열 교환 효과의 영향을 피하지 못하므로 프레스 온도 제어는 여전히 신뢰성이 떨어집니다. 프레스 캐비티의 온도를 제어하는 가장 좋은 방법은 플래튼과 별도로 제어하는 것입니다. 프레스 성형체 내 캐비티 표면에 최대한 가깝게 열전대를 설치하고, 서모스탯이 냉각수의 온도를 직접 제어하여 캐비티 온도가 요구되는 범위 내에서 정확하게 유지될 수 있도록 한다. 실제로 이 방법은 오랫동안 플라스틱 사출성형기에서 널리 사용되어 왔습니다. 정밀주조 분야에서 아직 대중화되지 못한 이유는 주로 비용 문제 때문이다. 기존 프레스 금형에 구멍이나 슬롯을 뚫고 수로를 마련하고 전기히터를 설치해 비용을 줄이는 것이 좋습니다. 다양한 캐비티 형상을 위해 프레스 금형 뒷면에 동일한 스타일의 수로를 사용할 수 있으며 온도 컨트롤러는 하나만 필요합니다. 물론, 프레스의 온도 변화와 주변 환경이 프레스에 영향을 미치지 않도록 프레스의 상단, 하단, 심지어 측면까지 단열하는 것이 더욱 중요합니다.
2, 압력 및 흐름 제어
성형 공정에서 제어해야 하는 많은 공정 변수 중에서 온도를 제외하고 압력과 흐름의 제어가 가장 중요합니다. 성형 재료의 흐름은 압력 구동과 분리될 수 없지만 압력과 흐름은 밀접한 관련이 있습니다. 그러나 금형 재료의 유동 상태는 압력뿐만 아니라 사출 공정 중 점도 및 저항과도 관련이 있습니다. 따라서 이는 왁스 몰드의 품질에 서로 다른 영향을 미치는 완전히 다른 두 가지 개념입니다. 별도로 제어해야 합니다. 일반적으로 압력은 유압 밸브를 통해 제어되는 반면, 유량은 주로 유량 제어 밸브로 제어됩니다. 압력 및 흐름 제어와 관련하여 외국에서는 종종 다음과 같은 여러 등급의 왁스 압력 장비로 구분됩니다[2].
1)압력 제어 전용
유압 회로에는 압력 제어 밸브만 있고 유량 제어 밸브는 없습니다. 이러한 유형의 프레스를 사용할 때, 금형 재료와 주변 온도(실온, 작동유 온도, 왁스 실린더 온도 등 포함)의 작은 변화로 인해 금형 재료의 유량이 변경됩니다. 회전은 왁스 몰드의 품질에 영향을 미칩니다. 또한 고압에서는 낮은 유속을 달성할 수 없습니다. 낮은 압력에서는 높은 유량을 얻을 수 없습니다. 공기 롤을 방지하기 위해 낮은 유량이 필요하고 우수한 표면 품질을 얻기 위해 높은 압력이 필요한 경우 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 현재 미국과 유럽에서는 이러한 유형의 장비가 거의 사용되지 않습니다.
2) 압력과 유량 제어가 동시에 이루어지지만 압력 보상은 없습니다.
전자와 비교하여 유압 회로에 유량 제어 밸브가 추가되었습니다. 장점은 압력이 높을 때 낮은 유량을 얻을 수 있다는 것입니다. 그러나 압력 보상이 부족하기 때문에 낮은 압력에서는 높은 유량을 달성할 수 없습니다. 또한 압력과 온도 변화는 유량에 영향을 미치며 이는 결국 왁스 몰드의 품질에도 영향을 미칩니다.
3) 압력과 유량의 동시 제어 및 압력 보상
외국산 왁스프레스의 주류모델을 탑재한 제어시스템입니다. 시스템의 유량 제어 밸브에는 보조 속도 증가(감소) 기능이 있습니다. 유동 저항이나 온도가 약간 변하면 제어 밸브의 압력 보상기가 자동으로 압력을 높이거나 낮추고 유량 제어 밸브의 크기를 조정하여 금형 재료의 유량을 정밀하게 조절할 수 있습니다. 따라서 미리 설정된 압력 범위 내에서는 온도와 유동 저항이 어떻게 변하더라도 금형 유량을 제어할 수 있습니다. 또한, 압력의 제약 없이 유량을 임의로 조정할 수 있습니다. 이를 통해 금형 충전 공정 초기에 낮은 유속으로 금형을 충전하여 난류 및 가스 방출을 방지한 다음 유속을 증가시켜 표면에 냉간 편석이 없는 부드럽고 완전한 왁스 금형을 얻을 수 있습니다.
4) 양방향 압력 및 유량 별도 제어 및 2단계 압력 제어
소위 DIMC(Dual Isolated Modes Control)는 두 가지 프로세스 매개변수인 압력과 흐름이 서로 완전히 독립적으로 제어된다는 의미입니다. 소위 2단계 압력 제어는 충전 압력과 다짐 압력을 분리하여 별도로 제어하는 것을 의미합니다(그림 3-1)[3]. 일반적으로 스프레이 및 스플래시가 발생하지 않는다는 전제 하에서 충전 압력이 적절하게 커야 충전 시간이 단축되어 충전 과정에서 금형 재료가 가능한 한 적게 응고되어 충전이 가득 차도록 해야 합니다. 연마된 왁스 주형의 명확한 윤곽을 얻는 단계를 포함합니다. 압축 압력을 적절하게 줄여서 왁스 몰드의 표면에 수축과 작은 변형이 없고 크기가 안정적인지 확인하는 동시에 날리는 가장자리와 버가 덜 발생하도록 해야 합니다. 다짐 공동 부피의 95%~99%가 채워지면 100% 완전히 채워지는 것이 아니라 압력을 즉시 낮추어야 한다는 점을 강조할 가치가 있습니다(그림 3-2). 이것의 목적은 코어를 손상시키고 왁스 몰드의 프레팅 버를 증가시킬 수 있는 캐비티를 채우는 다이 재료의 충격(압력 펄스)을 방지하고 캐비티에 남아 있는 공기가 빠져나가도록 돕는 것입니다. 왁스 몰드에 거품이 생깁니다. Howmet-TMP가 개발하여 특허를 취득한 AFC(Accelerated Flow Control)는 이러한 제어 시스템의 대표적인 예입니다.
3. 사출 공정의 컴퓨터 제어
사출 공정의 일반적인 주기는 일반적으로 1분에서 몇 분으로 짧지만, 최소한 압력, 유속, 온도, 시간 및 기타 항목을 포함하여 많은 공정 매개변수를 제어해야 합니다. 이렇게 짧은 시간 내에 인위적인 정밀 제어에 의존하기는 어렵습니다. 컴퓨터 기술의 급속한 발전에 따라 컴퓨터 제어 시스템이 등장해야 합니다!
컴퓨터 프로그램 제어
미국 MPI사는 1992년 ICI 40차 연례회의와 세계 정밀주조 데뷔 제8차 연례회의에서 마이크로컴퓨터 제어 자동 왁스 압력 기계를 개발했다(그림 3-3)[4]. 이 기계에는 다이캐스팅 공정의 모든 매개변수를 사전 설정할 수 있는 컴퓨터 제어 시스템이 장착되어 있습니다. 또한, 운영자는 컴퓨터 화면에서 컴퓨터에 있는 기존 프로그램에 쉽게 접근하고 호출할 수 있습니다. 수동 조작 없이 기계는 프로그램에 따라 자동으로 실행됩니다. 작동 중에 이상이 발생하면 컴퓨터가 자동으로 운영자에게 경보를 울리고 적시에 문제를 해결하라는 메시지를 표시합니다. 시스템은 모든 사출 공정 매개변수의 금형 세트를 최대 500개까지 저장할 수 있으므로 작업자는 각 금형 세트를 설치할 때 공정 매개변수를 쉽게 조정할 수 있습니다. 그러나 이 제어 시스템은 주로 사전 설정된 프로그램에 따라 왁스 프레스의 제어를 구현합니다[4].
전산화된 실시간 제어
1990년대 중반, Howmet-TMP는 특허 받은 AFC 기술과 컴퓨터 제어 기술을 결합하여 독특한 CFAFC(CompuFlow Accelerated Flow Control) 서보 제어 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 고정밀 압력 센서와 선형 압력 분배기를 사용하여 압축기를 채우는 순간 발생하는 트리거 압력을 감지한 다음 신호를 서보 시스템에 신속하게 피드백하여 즉시 압력을 낮추도록 전환합니다. 압축 단계를 시작하여 2단계 압력 제어를 완전히 실현합니다. 압력과 유속은 재현성이 뛰어나며 단계별로 개별적으로 제어할 수 있습니다. 그림 3-4는 Howmet-TMP의 CFAFC 제어 시스템을 갖춘 왁스 압착기를 보여줍니다[1].
1999년 일본 JACT 연례 기술 회의에서 MPI는 ADS(자동 다이 설정) 제어 시스템을 갖춘 회사의 성공적인 왁스 프레스 개발을 소개했습니다[5]. ADS 시스템은 사용자가 언제든지 쿼리하고 불러올 수 있는 수천 개의 금형의 모든 사출 공정 매개변수를 저장할 뿐만 아니라 보다 정확하고 민감한 온도 제어(온도 정확도 ±0.25°C)와 캐비티에 들어가는 금형 재료의 부피를 실시간으로 결정하고 이 부피에 따라 사출 재료의 유량을 조절하는 능력. ADS 시스템은 사용자가 언제든지 확인하고 불러올 수 있도록 모든 성형 공정 매개변수를 저장할 뿐만 아니라 보다 정확하고 민감한 온도 제어(제어 온도 정확도 ±0.25°C)와 캐비티에 들어가는 성형재료의 부피를 실시간으로 파악하고, 이 부피에 따라 성형재료의 유량을 조절함으로써 작업자가 왁스를 만드는데 필요한 성형재료의 양뿐만 아니라 금형을 제작할 뿐만 아니라 결함이 발생하기 전에 캐비티에 들어가는 재료의 부피를 예측하여 현재 결함을 방지하기 위해 적시에 유속을 조정합니다. MPI의 ADS 제어 시스템은 충전 및 압축이라는 두 가지 압력 모드도 제공합니다. 캐비티에 주입된 성형 재료가 캐비티 부피의 95% ~ 98%에 도달하면 시스템은 자동으로 더 낮은 압축 압력으로 전환됩니다[5]. 그림 3-5와 3-6은 각각 ADS 제어 시스템을 갖춘 반자동 및 완전 자동 MPI 왁스 프레스를 보여줍니다.
현재 고급 외국 왁스 프레스가 장착된 대부분의 제어 패널에는 사용자 친화적이고 작동하기 쉬운 터치스크린 LCD 모니터가 장착되어 있으며 금형 교체 시 공정 매개변수를 디버그하는 것이 매우 편리합니다. 그림 3-7과 그림 3-8은 각각 MPI와 Howmet-TMP 제어판의 디스플레이 화면을 보여줍니다.
4. 국내 왁스프레스 기계의 현황과 격차
현재 국내 왁스 기계는 부품 가공 정밀도, 전기 및 유압 부품의 품질, 수명 및 애프터 서비스 외에도 기술 개발 수준에서 개선해야 할 사항이 많이 있으며 핵심 부분입니다. 왁스 기계 제어 시스템, 국내 장비는 여전히 상대적으로 낮은 개발 단계에 있습니다. 주로 금형 흐름이 완전히 압력을 받고 있습니다. 즉, 흐름과 충전 공정은 실제로 흐름과 금형 충전 공정은 통제할 수 없으며 자연에만 맡길 수 있습니다. 이러한 종류의 장비는 요구 사항이 낮은 작고 간단한 왁스 몰드의 요구를 거의 충족할 수 없지만 크고 복잡한 왁스 몰드 또는 세라믹 코어가 있는 왁스 몰드를 프레스하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 최근 몇 년 동안 중국의 많은 군사 기업이 해외에서 왁스 압력 장비를 수입하는 데 많은 돈을 지출한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 오늘날 경제 세계화와 중국의 WTO 가입 속에서 중국의 민간 및 상업 주조 기업도 제품의 등급과 품질을 급속히 향상시키고 맹목적으로 규모를 확대하며 시대의 생산량을 늘려야 하는 어려운 임무에 직면해 있습니다. 점차 과거의 일이 되어 갑니다. 그리고 국제 시장 진출에 대한 야망과 현재 상황에 부응하기 위한 국내 왁스 기계는 아직 만족스럽지 않습니다. 예를 들어, 벽 두께의 차이가 큰 일부 왁스 몰드에서는 이상적인 효과를 얻기가 어렵습니다. 왁스 몰드 치수(특히 분할 표면과 관련된 치수)의 안정성이 좋지 않습니다. 왁스프레스 공정에서 코어가 부러지기 쉽습니다......실용적인 관점에서 볼 때, 국내 왁스프레스의 수준을 높이는 열쇠는 완전 자동화나 컴퓨터 제어를 구현하는 것이 아닙니다. 대신, 왁스프레스의 핵심인 제어시스템을 완성하고 개선하는데 노력을 집중해야 합니다. 해외 개발 경험을 참고하여 첫 번째 단계는 온도 제어의 정밀도를 높이는 것입니다. 그런 다음 두 가지 프로세스 매개변수의 흐름과 압력을 별도로 양방향 독립 제어하여 충전을 실현하고 흐름 프로세스를 보다 효과적으로 제어하며 2단계 압력 제어를 더욱 실현합니다. 제품 등급과 안정적인 품질을 향상시키기 위해 중국 정밀 주조 산업의 요구를 충족시키기 위해. 이러한 기반을 잘 다진다는 것만으로도 컴퓨터 제어와 자동화는 상당한 의미와 가치를 지닌다. 이를 위해서는 해외 선진 경험과 기술에 대한 진지한 연구가 절대적으로 필요하다. 동시에 왁스 압력 기계와 플라스틱 산업에서 사용되는 사출 성형기 사이에는 많은 유사점이 있다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 플라스틱 산업은 정밀 주조 산업보다 훨씬 규모가 큽니다. 사출 성형기의 개발은 왁스 압력 기계보다 당연히 훨씬 빠르며, 이로부터 많은 유용한 경험을 얻을 수도 있습니다. 일부 해외 관계자들도 왁스 압력 기계 개발 과정에서 많은 새로운 디자인 아이디어와 생각이 초기 사출 성형 장비에서 비롯되었다고 고백했습니다 [3].
