Uit de bloemlezing van de heer Chen Bing
Oorspronkelijk gepubliceerd in Special Casting and Non-ferro Alloys
1. Temperatuurregeling
1) Schimmeltemperatuur
De temperatuur van het vormmateriaal heeft rechtstreeks invloed op de viscositeit en het vulvermogen van het vormmateriaal, wat nauwkeurige controle en een snelle reactiesnelheid vereist bij het wijzigen van de temperatuurinstelling. Momenteel zijn de geavanceerde waspersen in het buitenland uitgerust met gepartitioneerde temperatuurgecontroleerde wasopslagtanks, maar ook de temperatuursensor wordt rechtstreeks in het vormmateriaal geplaatst om de temperatuur van het vormmateriaal in elke vloeibare toestand nauwkeurig te regelen. om te plakken, en kan naar wens worden aangepast om zich aan te passen aan de eisen van het persen van verschillende wasvormen. Zodra de temperatuurinstelling is gewijzigd, reageert het systeem elke 3 minuten met een snelheid van 0,5°C met een temperatuurschommelingsbereik van slechts 0,3°C [1].
2) Perstemperatuur
De meeste waspersen besteden niet veel aandacht aan het regelen van de temperatuur van de persmatrijs, maar regelen meestal de temperatuur van de plaat, en dus de mal, door de stroom koelwater door de plaat te vergroten/verlagen met behulp van een handmatige klep, vergelijkbaar met een waterkraan. Omdat de warmtegeleiding tussen de plaat en de pers niet betrouwbaar is, heeft de dikte van de perswand ook een grote invloed op de temperatuur van de holte. Daarom regelt deze werkwijze de temperatuur van de persvormholte niet nauwkeurig. De volgende methoden kunnen worden overwogen om de temperatuurbeheersing in de persmatrijs te verbeteren:
Meet de temperatuur van de plaat met thermokoppels en besluit de klep van de koelwaterleiding te openen of te sluiten op basis van de temperatuur van de plaat. Dit resulteert in een veel betere controle van de temperatuur van de plaat. Howmet TMP (VS) biedt bedieningspanelen met een regelsysteem voor verwarming/koeling dat afhankelijk is van een elektrische verwarming voor verwarming en een koelmachine voor koeling [1]. Natuurlijk kan de snelle omschakeling van verwarming naar koeling fluctuaties in het plaatoppervlak veroorzaken temperatuur, vooral als er slechts één thermokoppel in de plaat zit.
Een betere manier om de temperatuur van de plaat te regelen, is door een thermostaat te gebruiken om de temperatuur van het koelwater te regelen en constant te houden. De degeltemperatuur wordt dus binnen het vereiste bereik gehouden. Als elke temperatuurregelaar meerdere in- en uitgangspoorten heeft, is het mogelijk om de temperatuur van meerdere platen tegelijkertijd te regelen. Helaas vermijdt geen van deze methoden echter de invloed van het warmtewisselingseffect tussen de plaat en de pers, zodat de regeling van de perstemperatuur nog steeds niet erg betrouwbaar is. De beste manier om de temperatuur van de persholte te regelen, is door deze afzonderlijk van de plaat te regelen. Thermokoppels worden zo dicht mogelijk bij het oppervlak van de holte in het persvormlichaam geïnstalleerd en de thermostaat regelt rechtstreeks de temperatuur van het koelwater, zodat de temperatuur van de holte nauwkeurig binnen het vereiste bereik kan worden gehouden. In feite wordt deze methode al lang op grote schaal gebruikt in kunststofspuitgietmachines. De reden dat het nog niet populair is geworden bij precisiegieten, is voornamelijk te wijten aan het kostenprobleem. Het wordt aanbevolen om de kosten te verlagen door gaten of sleuven in de bestaande persmal te boren, waterwegen aan te leggen en elektrische verwarmingselementen te installeren. Dezelfde soort waterweg kan op de achterkant van de persvorm worden gebruikt voor verschillende holtegeometrieën, en er is slechts één temperatuurregelaar nodig. Uiteraard is het nog belangrijker dat de boven-, onder- en zelfs de zijkanten van de pers geïsoleerd zijn, zodat temperatuurschommelingen in de pers en de omgeving geen invloed hebben op de pers.
2. Controle van druk en stroom
Van de vele procesparameters die tijdens het gietproces moeten worden gecontroleerd, is de controle van druk en stroming de belangrijkste, behalve de temperatuur. Hoewel de stroom vormmateriaal niet kan worden gescheiden van de drukaandrijving, zijn druk en stroming nauw met elkaar verbonden. De vloeitoestand van het vormmateriaal houdt echter niet alleen verband met de druk, maar ook met de viscositeit en weerstand tijdens het injectieproces. Daarom zijn het twee totaal verschillende concepten, die verschillende effecten hebben op de kwaliteit van wasmallen. Ze moeten afzonderlijk worden beheerd. Meestal wordt de druk geregeld door middel van hydraulische kleppen, terwijl de stroom voornamelijk wordt geregeld door stroomregelkleppen. Op het gebied van druk- en stroomregeling worden het buitenland vaak onderverdeeld in de volgende verschillende soorten wasdrukapparatuur [2]:
1)Alleen drukregeling
Het hydraulische circuit heeft alleen een drukregelklep en geen debietregelklep. Bij gebruik van dit type pers zal elke kleine verandering in het matrijsmateriaal en de omgevingstemperatuur (inclusief kamertemperatuur, temperatuur van de hydraulische vloeistof of wascilindertemperatuur, enz.) resulteren in een verandering in de stroomsnelheid van het matrijsmateriaal, wat in beurt zal de kwaliteit van de wasvorm beïnvloeden. Bovendien kunnen bij hoge drukken geen lage stroomsnelheden worden bereikt; hoge stroomsnelheden kunnen niet worden bereikt bij lage drukken. Als er een laag debiet nodig is om luchtrollen te voorkomen en een hoge druk nodig is om een goede oppervlaktekwaliteit te verkrijgen, kan niet aan de eisen worden voldaan. Momenteel wordt dit soort apparatuur in de Verenigde Staten en Europa zelden gebruikt.
2) Druk- en debietregeling tegelijkertijd, maar zonder drukcompensatie
In vergelijking met de eerste is er een stroomregelklep aan het hydraulische circuit toegevoegd. Het voordeel is dat bij hoge druk een laag debiet kan worden verkregen. Door het ontbreken van drukcompensatie kunnen echter geen hoge stroomsnelheden worden bereikt bij lage drukken. Bovendien hebben druk- en temperatuurvariaties invloed op de stroomsnelheid, wat op zijn beurt de kwaliteit van de wasvorm beïnvloedt.
3) Gelijktijdige controle van druk en flow, plus drukcompensatie
Dit is het besturingssysteem dat is uitgerust met de reguliere modellen van buitenlandse waspersen. De stroomregelklep in het systeem heeft de functie van het verhogen (verlagen) van de hulpsnelheid. Wanneer de stromingsweerstand of temperatuur enigszins verandert, kan de drukcompensator in de regelklep automatisch de druk verhogen of verlagen en de grootte van de stroomregelklep aanpassen om de stroomsnelheid van het vormmateriaal nauwkeurig te regelen. Daarom kan binnen het vooraf ingestelde drukbereik, ongeacht hoe de temperatuur en stromingsweerstand veranderen, de matrijsstroomsnelheid worden geregeld. Bovendien kan het debiet willekeurig worden aangepast zonder drukbeperkingen. Hierdoor kan de mal aan het begin van het malvulproces met een laag debiet worden gevuld om turbulentie en ontgassing te voorkomen, en vervolgens het debiet verhogen om een gladde, volle wasmal te verkrijgen zonder koude segregatie op het oppervlak.
4) Afzonderlijke controle van druk en stroom in beide richtingen, plus drukregeling in twee fasen
De zogenaamde Dual Geïsoleerde Modes Control (DIMC) houdt in dat de twee procesparameters, druk en flow, volledig onafhankelijk van elkaar worden geregeld. De zogenaamde tweetrapsdrukregeling houdt in dat de vuldruk en de verdichtingsdruk gescheiden worden en afzonderlijk worden geregeld (Figuur 3-1) [3]. Meestal wordt gehoopt dat onder de premisse van het niet produceren van sproeien en spatten, de vuldruk voldoende groot moet zijn om de vultijd te verkorten, zodat het vormmateriaal tijdens het vulproces zo min mogelijk zal stollen, zodat de vulling vol is. en het verkrijgen van een duidelijke contour van de gepolijste wasvorm. De verdichtingsdruk moet op passende wijze worden verlaagd om ervoor te zorgen dat het oppervlak van de wasvorm geen krimp en kleine vervorming vertoont, en dat de maat stabiel is, en tegelijkertijd de vliegende rand en braam minder maakt. Het is de moeite waard te benadrukken dat wanneer 95% tot 99% van het volume van de verdichtingsholte gevuld is, in plaats van 100% volledig gevuld, de druk onmiddellijk naar beneden moet worden verschoven (Fig. 3-2). Het doel hiervan is om de impact (drukpuls) van het matrijsmateriaal dat de holte vult te voorkomen, wat de kern kan beschadigen en de fritbraam van de wasvorm kan vergroten, en om de lucht die in de holte achterblijft te helpen ontsnappen en lucht te vermijden. belletjes in de wasvorm. De door Howmet-TMP ontwikkelde en gepatenteerde AFC (Accelerated Flow Control) is een typische vertegenwoordiger van dit type besturingssysteem.
3. Geautomatiseerde controle van het injectieproces
De algemene cyclus van het injectieproces is kort, meestal binnen één tot enkele minuten, maar er moeten veel procesparameters worden gecontroleerd, waaronder in ieder geval druk, stroomsnelheid, temperatuur, tijd en andere items. In zo'n korte tijd is het moeilijk om te vertrouwen op kunstmatige precisiecontrole, met de snelle ontwikkeling van computertechnologie moeten computerbesturingssystemen tot stand komen!
Controle van computerprogramma's
Het Amerikaanse MPI-bedrijf ontwikkelde de automatische wasdrukmachine met microcomputerbesturing in 1992 tijdens de 40e jaarvergadering van ICI en de 8e jaarvergadering van het werelddebuut voor precisiegieten (Figuur 3-3) [4]. De machine is uitgerust met een geautomatiseerd besturingssysteem dat alle parameters van het spuitgietproces vooraf kan instellen. Op het computerscherm kan de operator ook eenvoudig de bestaande programma's op de computer openen en oproepen. Zonder handmatige bediening loopt de machine automatisch volgens het programma. Als er tijdens het gebruik een abnormaliteit optreedt, zal de computer de operator automatisch alarmeren en hem vragen het probleem op tijd op te lossen. Het systeem kan maximaal 500 matrijzensets met alle spuitgietprocesparameters opslaan, zodat de operator de procesparameters eenvoudig kan aanpassen bij het installeren van elke set matrijzen. Dit besturingssysteem realiseert echter vooral de aansturing van de waspers volgens het vooraf ingestelde programma [4].
Geautomatiseerde realtime controle
Halverwege de jaren negentig ontwikkelde Howmet-TMP het unieke CFAFC-servobesturingssysteem (CompuFlow Accelerated Flow Control) door de gepatenteerde AFC-technologie te combineren met computerbesturingstechnologie. Het systeem maakt gebruik van een zeer nauwkeurige druksensor en een lineaire drukverdeler om de triggerdruk te detecteren die wordt gegenereerd op het moment dat de compactor wordt gevuld, en stuurt het signaal vervolgens snel terug naar het servosysteem, dat onmiddellijk overschakelt naar een verlaging van de druk om de verdichtingsfase te starten, waardoor de tweetraps drukregeling volledig wordt gerealiseerd. De druk en het debiet kunnen individueel stapsgewijs met een goede reproduceerbaarheid worden geregeld. Figuur 3-4 toont een wasverdichter met CFAFC-regelsysteem van Howmet-TMP [1].
In 1999 introduceerde MPI op de jaarlijkse technische bijeenkomst van JACT in Japan de succesvolle ontwikkeling van het bedrijf van een waspers met een ADS-besturingssysteem (Automatic Die Setup) [5]. Het ADS-systeem slaat niet alleen alle injectieprocesparameters van duizenden matrijzen op, die op elk moment door de gebruiker kunnen worden opgevraagd en opgeroepen, maar beschikt ook over een nauwkeurigere en gevoeligere temperatuurregeling (temperatuurnauwkeurigheid van ±0,25 °C) en de mogelijkheid om in realtime het volume van het vormmateriaal dat de holte binnenkomt te bepalen en vervolgens de stroomsnelheid van het injectiemateriaal te regelen op basis van dit volume. Het ADS-systeem slaat niet alleen alle parameters van het gietproces op, zodat de gebruiker deze op elk moment kan controleren en oproepen, maar biedt ook een nauwkeurigere en gevoeligere temperatuurregeling (controletemperatuurnauwkeurigheid van ±0,25°C), evenals de mogelijkheid om bepaal in realtime het volume van het gietmateriaal dat de holte binnenkomt en regel vervolgens de stroomsnelheid van het gietmateriaal op basis van dit volume, waardoor de operator niet alleen het volume gietmateriaal kan kennen dat nodig is om een was te maken schimmel, maar voorspel ook het volume van het materiaal dat de holte binnendringt voordat er defecten ontstaan, om de stroomsnelheid tijdig aan te passen om defecten op dit moment te voorkomen. Het ADS-controlesysteem van MPI biedt ook twee verschillende drukmodi: vullen en verdichten. Zodra het in de caviteit geïnjecteerde vormmateriaal 95% tot 98% van het caviteitsvolume bereikt, schakelt het systeem automatisch over naar een lagere verdichtingsdruk [5]. Figuren 3-5 en 3-6 tonen respectievelijk de halfautomatische en volautomatische MPI-waspersen uitgerust met het ADS-besturingssysteem.
Momenteel zijn de meeste bedieningspanelen die zijn uitgerust met geavanceerde buitenlandse waspersen uitgerust met LCD-aanraakschermen, die gebruiksvriendelijk en eenvoudig te bedienen zijn, en het is erg handig om de procesparameters te debuggen bij het vervangen van de mallen. Fig. 3-7 en Fig. 3-8 tonen respectievelijk het weergavescherm van het MPI- en Howmet-TMP-bedieningspaneel.
4. De status quo en de kloof van de binnenlandse waspersmachine
Op dit moment zijn er naast de nauwkeurigheid van de verwerking van onderdelen, de elektrische en hydraulische componenten van de kwaliteit, de levensduur en de after-sales service, naast de nauwkeurigheid van de verwerking van onderdelen, ook veel dingen die verbeterd kunnen worden, alleen al op het niveau van de technologische ontwikkeling, als het belangrijkste onderdeel van het besturingssysteem van de wasmachine, de huishoudelijke apparatuur bevindt zich nog in een relatief laag ontwikkelingsstadium, voornamelijk in de vormstroom wordt volledig onderworpen aan druk, dat wil zeggen dat de stroom en het vulproces feitelijk plaatsvinden. Met andere woorden, de stroom en Het vulproces van mallen kan niet worden gecontroleerd en kan alleen aan de natuur worden overgelaten. Dit soort apparatuur kan nauwelijks voldoen aan de behoeften van kleine en eenvoudige wasmallen met lage eisen, maar het is niet voldoende om grote en complexe wasmallen of wasmallen met keramische kernen te persen. Geen wonder dat veel militaire ondernemingen in China de afgelopen jaren veel geld hebben uitgegeven aan het importeren van wasdrukapparatuur uit het buitenland. In de huidige economische mondialisering en de toetreding van China tot de WTO worden de Chinese civiele en commerciële gieterijbedrijven ook geconfronteerd met de zware taak om de kwaliteit en kwaliteit van het product snel te verbeteren, de schaal blindelings uit te breiden en de productie te verhogen. langzamerhand tot het verleden behoren. En ongeacht de ambitie om de internationale markt te betreden, om aan de status quo te voldoen, is de binnenlandse wasmachine nog niet bevredigend. Voor sommige wasmallen met een groot verschil in wanddikte is het bijvoorbeeld moeilijk om het ideale effect te bereiken; de stabiliteit van de afmetingen van de wasmal (vooral de afmetingen gerelateerd aan de scheidingsoppervlakken) is slecht; de kern is gemakkelijk te breken tijdens het waspersproces. Vanuit praktisch oogpunt ligt de sleutel tot het verbeteren van het niveau van huishoudelijke waspersen niet in het realiseren van volledige automatisering of computerbesturing. In plaats daarvan moeten we onze inspanningen concentreren op het perfectioneren en verbeteren van het controlesysteem, het zenuwcentrum van de waspers. Verwijzend naar de buitenlandse ontwikkelingservaring zou de eerste stap het verbeteren van de nauwkeurigheid van de temperatuurbeheersing moeten zijn. En dan realiseren de stroom en druk van de twee procesparameters afzonderlijk, tweerichtingsonafhankelijke regeling, op deze basis het vullen, stroomproces effectievere controle en realiseren verder de tweetraps drukregeling. Om tegemoet te komen aan de behoeften van de Chinese precisiegietindustrie om de productkwaliteit en stabiele kwaliteit te verbeteren. Alleen om deze basis goed te leggen, hebben computerbesturing en automatisering een substantiële betekenis en waarde. Daartoe is een serieuze studie van buitenlandse geavanceerde ervaring en technologie absoluut noodzakelijk. Tegelijkertijd is het vermeldenswaard dat er veel overeenkomsten zijn tussen de wasdrukmachine en de spuitgietmachine die in de kunststofindustrie wordt gebruikt. De kunststofindustrie is veel groter dan de precisiegietindustrie. De ontwikkeling van de spuitgietmachine gaat uiteraard veel sneller dan de wasdrukmachine, waaruit ook veel nuttige ervaringen kunnen worden getrokken. Sommige buitenlandse tegenhangers hebben ook toegegeven dat veel nieuwe ontwerpideeën en -gedachten in het proces van de ontwikkeling van wasdrukmachines ook voortkwamen uit de vroegste spuitgietapparatuur [3].
