Da antologia do Sr. Chen Bing
Publicado originalmente em Fundição Especial e Ligas Não Ferrosas
1、Controle de temperatura
1)Temperatura do molde
A temperatura do material de moldagem afeta diretamente a viscosidade e a capacidade de enchimento do material de moldagem, o que requer controle preciso e velocidade de resposta rápida ao alterar o ajuste de temperatura. Atualmente, as prensas de cera avançadas em países estrangeiros estão equipadas com tanques de armazenamento de cera em pasta com temperatura controlada, mas também o sensor de temperatura é inserido diretamente no material do molde, a fim de controlar com precisão a temperatura do material do molde em qualquer estado de líquido para colar e pode ser ajustado à vontade para se adaptar aos requisitos de prensagem de diferentes moldes de cera. Uma vez alterada a configuração de temperatura, o sistema responde a uma taxa de 0,5°C a cada 3 minutos, com uma faixa de flutuação de temperatura de apenas 0,3°C [1].
2)Temperatura de pressão
A maioria das prensas de cera não presta muita atenção ao controle da temperatura do molde da prensa, mas geralmente controla a temperatura da placa e, portanto, do molde, aumentando/diminuindo o fluxo de água de resfriamento através da placa usando uma válvula manual semelhante a uma torneira. Como a condução de calor entre a placa e a prensa não é confiável, a espessura da parede da prensa também tem grande influência na temperatura da cavidade. Portanto, este método não controla com precisão a temperatura da cavidade do molde de prensagem. Os seguintes métodos podem ser considerados para melhorar o controle de temperatura dentro do molde de prensagem:
Meça a temperatura da placa com termopares e decida abrir ou fechar a válvula do tubo de água de resfriamento de acordo com a temperatura da placa. Isso resulta em um controle de temperatura muito melhor do cilindro. Howmet TMP (EUA) oferece painéis de controle com um sistema de controle de aquecimento/resfriamento que depende de um aquecedor elétrico para aquecimento e um resfriador para resfriamento [1].0 É claro que a rápida mudança de aquecimento para resfriamento pode causar flutuações na superfície da placa. temperatura, especialmente se houver apenas um termopar no cilindro.
A melhor maneira de controlar a temperatura da placa é usar um termostato para controlar a temperatura da água de resfriamento e mantê-la constante. A temperatura da placa é assim mantida dentro da faixa exigida. Se cada controlador de temperatura possuir múltiplas portas de entrada e saída, é possível controlar a temperatura de diversas placas ao mesmo tempo. Infelizmente, contudo, nenhum destes métodos evita a influência do efeito de troca de calor entre a placa e a prensa, de modo que o controlo da temperatura da prensa ainda não é muito fiável. A melhor maneira de controlar a temperatura da cavidade da prensa é controlá-la separadamente da placa. Os termopares são instalados o mais próximo possível da superfície da cavidade no corpo de moldagem da prensa, e o termostato controla diretamente a temperatura da água de resfriamento para que a temperatura da cavidade possa ser mantida com precisão na faixa necessária. Na verdade, este método tem sido amplamente utilizado em máquinas de moldagem por injeção de plástico. A razão pela qual ainda não foi popularizado na fundição de precisão é principalmente devido ao problema de custo. Recomenda-se reduzir o custo fazendo furos ou ranhuras no molde de prensa existente, instalando cursos de água e instalando resistências elétricas. O mesmo estilo de canal pode ser usado na parte traseira do molde de prensagem para diferentes geometrias de cavidade, e apenas um controlador de temperatura é necessário. Obviamente, é ainda mais importante que a parte superior, inferior e até mesmo as laterais da prensa sejam isoladas para que as variações de temperatura na prensa e no ambiente circundante não afetem a prensa.
2、Controle de pressão e fluxo
Dentre os diversos parâmetros de processo que precisam ser controlados no processo de moldagem, o controle de pressão e vazão é o mais importante, exceto a temperatura. Embora o fluxo do material de moldagem não possa ser separado do acionamento de pressão, a pressão e o fluxo estão intimamente relacionados. No entanto, o estado de fluxo do material do molde não está relacionado apenas à pressão, mas também à sua viscosidade e resistência durante o processo de injeção. Portanto, são dois conceitos completamente diferentes, que têm efeitos diferentes na qualidade dos moldes de cera. Eles precisam ser controlados separadamente. Normalmente a pressão é controlada por meio de válvulas hidráulicas, enquanto o fluxo é controlado principalmente por válvulas de controle de fluxo. Em torno do controle de pressão e fluxo, os países estrangeiros são frequentemente divididos nos seguintes tipos de equipamentos de pressão de cera [2]:
1) Somente controle de pressão
O circuito hidráulico possui apenas uma válvula de controle de pressão e nenhuma válvula de controle de fluxo. Ao usar este tipo de prensa, qualquer pequena alteração no material do molde e na temperatura ambiente (incluindo temperatura ambiente, temperatura do fluido hidráulico ou temperatura do cilindro de cera, etc.) resultará em uma alteração na taxa de fluxo do material do molde, que em por sua vez afetará a qualidade do molde de cera. Além disso, baixas taxas de fluxo não podem ser alcançadas em altas pressões; altas taxas de fluxo não podem ser alcançadas em baixas pressões. Se for necessária uma taxa de fluxo baixa para evitar rolos de ar e uma alta pressão for necessária para obter uma boa qualidade de superfície, os requisitos não poderão ser atendidos. Atualmente, este tipo de equipamento nos Estados Unidos e na Europa raramente tem sido utilizado.
2) Controle de pressão e fluxo ao mesmo tempo, mas sem compensação de pressão
Em comparação com a primeira, uma válvula de controle de fluxo é adicionada ao circuito hidráulico. A vantagem é que uma baixa vazão pode ser obtida quando a pressão é alta. No entanto, devido à falta de compensação de pressão, altas vazões não podem ser alcançadas em baixas pressões. Além disso, as variações de pressão e temperatura influenciam a vazão, o que por sua vez afeta a qualidade do molde de cera.
3)Controle simultâneo de pressão e fluxo, além de compensação de pressão
Este é o sistema de controle equipado com os modelos convencionais de prensas de cera estrangeiras. A válvula de controle de fluxo no sistema tem a função de aumentar (diminuir) a velocidade auxiliar. Quando a resistência ao fluxo ou a temperatura mudam um pouco, o compensador de pressão na válvula de controle pode aumentar ou diminuir automaticamente a pressão e ajustar o tamanho da válvula de controle de fluxo para regular com precisão a taxa de fluxo do material do molde. Portanto, dentro da faixa de pressão predefinida, não importa como a temperatura e a resistência ao fluxo mudem, a taxa de fluxo do molde pode ser controlada. Além disso, a vazão pode ser ajustada arbitrariamente sem restrições de pressão. Isso permite que o molde seja preenchido com uma vazão baixa no início do processo de enchimento do molde para evitar turbulência e liberação de gases e, em seguida, aumente a vazão para obter um molde de cera completo e liso, sem segregação a frio na superfície.
4)Controle separado de pressão e fluxo em ambas as direções, além de controle de pressão em dois estágios
O chamado Controle de Modos Duplos Isolados (DIMC) significa que os dois parâmetros do processo, pressão e vazão, são controlados de forma totalmente independente um do outro. O chamado controle de pressão de dois estágios significa que a pressão de enchimento e a pressão de compactação são separadas e controladas separadamente (Figura 3-1) [3]. Geralmente espera-se que sob a premissa de não produzir pulverização e respingos, a pressão de enchimento seja adequadamente grande para encurtar o tempo de enchimento, de modo que o material do molde solidifique o menos possível durante o processo de enchimento, garantindo que o enchimento esteja cheio e obtenção de um contorno nítido do molde de cera polido. A pressão de compactação deve ser reduzida adequadamente, de modo a garantir que a superfície do molde de cera não tenha encolhimento e pequena deformação, e o tamanho seja estável e, ao mesmo tempo, faça com que a borda voadora e as rebarbas sejam menores. Vale ressaltar que quando 95% a 99% do volume da cavidade de compactação estiver preenchido, em vez de 100% totalmente preenchido, a pressão deve ser imediatamente reduzida (Fig. 3-2). O objetivo disso é evitar o impacto (pulso de pressão) do material da matriz que preenche a cavidade, o que pode danificar o núcleo e aumentar a rebarba de atrito do molde de cera, e ajudar o ar restante na cavidade a escapar e evitar o ar bolhas no molde de cera. O AFC (Accelerated Flow Control) desenvolvido e patenteado pela Howmet-TMP é um representante típico deste tipo de sistema de controle.
3．Controle informatizado do processo de injeção
O ciclo geral do processo de injeção é curto, geralmente de um a vários minutos, mas é necessário controlar muitos parâmetros do processo, incluindo pelo menos pressão, vazão, temperatura, tempo e outros itens. Em um período de tempo tão curto, é difícil confiar no controle de precisão artificial. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia informática, os sistemas de controle computacional deveriam surgir!
Controle de programa de computador
A empresa americana MPI desenvolveu a máquina automática de pressão de cera com controle de microcomputador em 1992 na 40ª reunião anual da ICI e na 8ª reunião anual da estreia mundial na fundição de precisão (Figura 3-3) [4]. A máquina está equipada com um sistema de controle computadorizado capaz de pré-ajustar todos os parâmetros do processo de fundição sob pressão. Na tela do computador, o operador também pode acessar e chamar facilmente os programas existentes no computador. Sem operação manual, a máquina funciona automaticamente de acordo com o programa. Se ocorrer alguma anormalidade durante a operação, o computador irá alarmar automaticamente o operador e solicitar que ele solucione o problema a tempo. O sistema pode armazenar até 500 conjuntos de moldes de todos os parâmetros do processo de injeção, para que o operador possa ajustar facilmente os parâmetros do processo ao instalar cada conjunto de moldes. No entanto, este sistema de controle realiza principalmente o controle da prensa de cera de acordo com o programa predefinido [4].
Controle computadorizado em tempo real
Em meados da década de 1990, Howmet-TMP desenvolveu o exclusivo sistema de servocontrole CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control), combinando sua tecnologia patenteada AFC com tecnologia de controle de computador. O sistema utiliza um sensor de pressão de alta precisão e um divisor de pressão linear para detectar a pressão de disparo gerada no momento do enchimento do compactador e, em seguida, envia rapidamente o sinal de volta ao sistema servo, que muda imediatamente para uma redução da pressão para iniciar a fase de compactação, realizando assim completamente o controle de pressão em dois estágios. A pressão e a vazão podem ser controladas individualmente em etapas com boa reprodutibilidade. A Figura 3-4 mostra um compactador de cera com sistema de controle CFAFC da Howmet-TMP [1].
Em 1999, na Reunião Técnica Anual da JACT no Japão, a MPI apresentou o desenvolvimento bem-sucedido da empresa de uma prensa de cera com um sistema de controle ADS (Automatic Die Setup) [5]. O sistema ADS não só armazena todos os parâmetros do processo de injeção de milhares de moldes, que podem ser consultados e recuperados a qualquer momento pelo usuário, mas também possui um controle de temperatura mais preciso e sensível (precisão de temperatura de ±0,25°C) e o capacidade de determinar em tempo real o volume do material do molde que entra na cavidade e depois regular a vazão do material de injeção de acordo com esse volume. O sistema ADS não apenas armazena todos os parâmetros do processo de moldagem para o usuário verificar e recuperar a qualquer momento, mas também fornece um controle de temperatura mais preciso e sensível (precisão de temperatura de controle de ±0,25°C), bem como a capacidade de determinar em tempo real o volume do material de moldagem que entra na cavidade, e então regular a vazão do material de moldagem de acordo com esse volume, possibilitando ao operador saber não apenas o volume de material de moldagem necessário para fazer uma cera molde, mas também prever o volume do material que entra na cavidade antes da criação dos defeitos, de forma a ajustar a vazão em tempo hábil para evitar defeitos neste momento. O sistema de controle ADS da MPI também oferece dois modos de pressão diferentes: enchimento e compactação. Assim que o material de moldagem injetado na cavidade atinge 95% a 98% do volume da cavidade, o sistema muda automaticamente para uma pressão de compactação mais baixa [5]. As Figuras 3-5 e 3-6 mostram as prensas de cera MPI semiautomáticas e totalmente automáticas equipadas com sistema de controle ADS, respectivamente.
Atualmente, a maioria dos painéis de controle equipados com prensas de cera estrangeiras avançadas são equipadas com monitores LCD com tela de toque, que são fáceis de usar e fáceis de operar, e é muito conveniente depurar os parâmetros do processo ao substituir os moldes. A Figura 3-7 e a Figura 3-8 mostram a tela do painel de controle MPI e Howmet-TMP, respectivamente.
4．O status quo e a lacuna da prensa de cera doméstica
Atualmente, a máquina de cera doméstica além da precisão no processamento de peças, componentes elétricos e hidráulicos da qualidade, vida útil e serviço pós-venda, há muitas coisas a serem melhoradas, apenas no nível de desenvolvimento tecnológico, como parte fundamental do no sistema de controle da máquina de cera, os equipamentos domésticos ainda estão em um estágio relativamente baixo de desenvolvimento, principalmente no fluxo do molde é totalmente submetido à pressão, ou seja, o fluxo e o processo de enchimento são na verdade. o processo de enchimento do molde não pode ser controlado e só pode ser deixado à natureza. Este tipo de equipamento mal consegue satisfazer as necessidades de moldes de cera pequenos e simples com baixos requisitos, mas não é suficiente para prensar moldes de cera grandes e complexos ou moldes de cera com núcleos cerâmicos. Não é de admirar que, nos últimos anos, muitas empresas militares na China tenham gasto muito dinheiro na importação de equipamentos de pressão para cera do exterior. Na globalização económica e na adesão da China à OMC hoje, as empresas de fundição civil e comercial da China também enfrentam a árdua tarefa de melhorar rapidamente o grau e a qualidade do produto, expandir cegamente a escala e aumentar a produção da época. gradualmente se tornou uma coisa do passado. E independentemente da ambição de entrar no mercado internacional, para cumprir o status quo, a máquina de cera nacional ainda não é satisfatória. Por exemplo, é difícil conseguir o efeito ideal para alguns moldes de cera com grande diferença na espessura da parede; a estabilidade das dimensões do molde de cera (especialmente as dimensões relacionadas às superfícies de partição) é fraca; o núcleo é fácil de quebrar no processo de prensagem de cera. Do ponto de vista prático, a chave para melhorar o nível das prensas de cera domésticas não é realizar a automação total ou o controle por computador. Em vez disso, deveríamos concentrar os nossos esforços no aperfeiçoamento e melhoria do sistema de controlo que é o centro nervoso da prensa de cera. Referindo-se à experiência de desenvolvimento estrangeiro, o primeiro passo deveria ser melhorar a precisão do controle de temperatura. E então o fluxo e a pressão dos dois parâmetros do processo separadamente, controle independente bidirecional, com base nisso, realizam o enchimento, controle mais eficaz do processo de fluxo e realizam ainda mais o controle de pressão em dois estágios. A fim de atender às necessidades da indústria de fundição de precisão da China para melhorar o grau do produto e a qualidade estável. Apenas para estabelecer bem esta base, o controle e a automação por computador têm significado e valor substanciais. Para este fim, é completamente necessário um estudo sério da experiência e tecnologia estrangeira avançada. Ao mesmo tempo, vale ressaltar que existem muitas semelhanças entre a máquina de pressão de cera e a máquina injetora utilizada na indústria de plásticos. A indústria de plásticos é muito maior que a indústria de fundição de precisão. O desenvolvimento da máquina de moldagem por injeção é naturalmente muito mais rápido do que a máquina de pressão de cera, da qual também podem ser extraídas muitas experiências úteis. Algumas contrapartes estrangeiras também confessaram que muitas novas idéias e pensamentos de design no processo de desenvolvimento de máquinas de pressão de cera também se originaram dos primeiros equipamentos de moldagem por injeção [3].
