Из антологии г-на Чэнь Бина
Первоначально опубликовано в журнале «Специальное литье и цветные сплавы».
1, контроль температуры
1) Температура пресс-формы
Температура формовочного материала напрямую влияет на вязкость и наполняющую способность формовочного материала, что требует точного контроля и быстрой скорости реагирования при изменении настройки температуры. В настоящее время современные восковые прессы в зарубежных странах оснащены разделенными резервуарами для хранения воска с регулируемой температурой, а также датчик температуры вставляется непосредственно в материал формы, чтобы точно контролировать температуру материала формы в любом состоянии, начиная с жидкого. для вставки и может быть отрегулирован по желанию, чтобы адаптироваться к требованиям прессования различных восковых форм. После изменения настройки температуры система реагирует со скоростью 0,5°C каждые 3 минуты с диапазоном колебаний температуры всего 0,3°C [1].
2) Температура прессования
Большинство восковых прессов не уделяют особого внимания контролю температуры пресс-формы, но обычно контролируют температуру плиты и, следовательно, формы, увеличивая/уменьшая поток охлаждающей воды через плиту с помощью ручного клапана, аналогичного водопроводный кран. Поскольку теплопроводность между плитой и прессом ненадежна, то и толщина стенки пресса также оказывает большое влияние на температуру полости. Следовательно, этот метод не позволяет точно контролировать температуру полости пресс-формы. Для улучшения контроля температуры внутри пресс-формы можно рассмотреть следующие методы:
Измерьте температуру плиты с помощью термопары и примите решение открыть или закрыть клапан трубы охлаждающей воды в зависимости от температуры плиты. Это приводит к гораздо лучшему контролю температуры плит. Howmet TMP (США) предлагает панели управления с системой управления нагревом/охлаждением, в которой используется электрический нагреватель для нагрева и охладитель для охлаждения [1].0 Конечно, быстрое переключение с нагрева на охлаждение может вызвать колебания поверхности плиты. температура, особенно если в плите установлена только одна термопара.
Лучший способ контролировать температуру плиты — использовать термостат, чтобы контролировать температуру охлаждающей воды и поддерживать ее постоянной. Таким образом, температура плиты поддерживается в требуемом диапазоне. Если каждый терморегулятор имеет несколько входных и выходных портов, можно одновременно контролировать температуру нескольких плит. Однако, к сожалению, ни один из этих методов не позволяет избежать влияния эффекта теплообмена между плитой и прессом, так что контроль температуры пресса все еще не очень надежен. Лучший способ контролировать температуру полости пресса — контролировать ее отдельно от валика. Термопары устанавливаются как можно ближе к поверхности полости в корпусе пресс-формы, а термостат непосредственно регулирует температуру охлаждающей воды, чтобы можно было точно поддерживать температуру полости в необходимом диапазоне. Фактически, этот метод уже давно широко используется в машинах для литья пластмасс под давлением. Причина, по которой он еще не получил широкого распространения в области точного литья, в основном связана с проблемой стоимости. Для снижения затрат рекомендуется просверлить отверстия или прорези в существующей пресс-форме, устроить водоводы и установить электронагреватели. Водяной канал одного и того же типа можно использовать на задней стороне пресс-формы для различных геометрических форм полости, при этом требуется только один регулятор температуры. Очевидно, еще более важно, чтобы верхняя, нижняя и даже боковые стороны пресса были изолированы, чтобы изменения температуры в прессе и окружающей среде не влияли на пресс.
2、Контроль давления и расхода
Среди множества технологических параметров, которые необходимо контролировать в процессе формования, контроль давления и расхода является наиболее важным, за исключением температуры. Хотя поток формовочного материала нельзя отделить от привода давления, давление и поток тесно связаны. Однако текучесть материала формы зависит не только от давления, но также от его вязкости и сопротивления во время процесса впрыска. Таким образом, это две совершенно разные концепции, которые по-разному влияют на качество восковых форм. Их нужно контролировать отдельно. Обычно давление регулируется с помощью гидравлических клапанов, тогда как поток в основном регулируется клапанами регулирования расхода. В отношении контроля давления и расхода в зарубежных странах часто выделяют следующие несколько классов оборудования под давлением парафина [2]:
1)Только контроль давления
Гидравлический контур имеет только клапан регулирования давления и не имеет клапана регулирования расхода. При использовании пресса этого типа любое небольшое изменение материала формы и температуры окружающей среды (включая комнатную температуру, температуру гидравлической жидкости или температуру воскового цилиндра и т. д.) приведет к изменению скорости потока материала формы, что в свою очередь приведет к изменению скорости потока материала формы. очередь повлияет на качество восковой формы. Кроме того, низкие скорости потока не могут быть достигнуты при высоких давлениях; высокие скорости потока не могут быть достигнуты при низких давлениях. Если для предотвращения образования воздушных валков требуется низкая скорость потока, а для получения хорошего качества поверхности требуется высокое давление, эти требования не могут быть выполнены. В настоящее время этот тип оборудования в США и Европе используется редко.
2)Регулирование давления и расхода одновременно, но без компенсации давления
По сравнению с предыдущим вариантом в гидравлический контур добавлен клапан регулирования расхода. Преимущество состоит в том, что при высоком давлении можно получить низкую скорость потока. Однако из-за отсутствия компенсации давления высокие скорости потока не могут быть достигнуты при низких давлениях. Кроме того, изменения давления и температуры влияют на скорость потока, что, в свою очередь, влияет на качество восковой формы.
3)Одновременный контроль давления и расхода, а также компенсация давления
Это система управления, которой оснащены основные модели зарубежных восковых прессов. Клапан регулирования расхода в системе имеет функцию вспомогательного увеличения (понижения) скорости. Когда сопротивление потоку или температура немного изменяются, компенсатор давления в регулирующем клапане может автоматически увеличивать или уменьшать давление и регулировать размер клапана управления потоком, чтобы точно регулировать скорость потока материала формы. Таким образом, в пределах заданного диапазона давления, независимо от того, как изменяются температура и сопротивление потоку, скорость потока формы можно контролировать. Более того, скорость потока можно регулировать произвольно без ограничений по давлению. Это позволяет заполнять форму при низкой скорости потока в начале процесса заполнения формы, чтобы избежать турбулентности и газовыделения, а затем увеличивать скорость потока, чтобы получить гладкую, полную восковую форму без холодных сегрегаций на поверхности.
4)Раздельный контроль давления и расхода в обоих направлениях, плюс двухступенчатый контроль давления.
Так называемое управление двойными изолированными режимами (DIMC) означает, что два параметра процесса, давление и расход, контролируются полностью независимо друг от друга. Так называемый двухступенчатый контроль давления означает, что давление наполнения и давление уплотнения разделены и контролируются отдельно (рис. 3-1) [3]. Обычно надеются, что при условии отсутствия разбрызгивания и разбрызгивания давление наполнения должно быть достаточно большим, чтобы сократить время наполнения, чтобы материал формы как можно меньше затвердевал во время процесса наполнения, гарантируя, что наполнение будет полным. и получение четкого контура полированной восковой формы. Давление уплотнения должно быть соответствующим образом уменьшено, чтобы гарантировать, что поверхность восковой формы не имеет усадки и небольшой деформации, а размер стабильный, и в то же время уменьшить летучую кромку и заусенцы. Стоит подчеркнуть, что когда заполнено от 95% до 99% объема полости уплотнения, а не полностью заполнено на 100%, давление следует немедленно сместить вниз (рис. 3-2). Целью этого является избежание удара (импульса давления) материала штампа, заполняющего полость, который может повредить сердечник и увеличить заусенцы восковой формы, а также помочь воздуху, оставшемуся в полости, выйти и избежать попадания воздуха. пузырьки в восковой форме. AFC (Accelerated Flow Control), разработанный и запатентованный компанией Howmet-TMP, является типичным представителем этого типа системы управления.
3.Компьютеризированное управление процессом впрыска.
Общий цикл процесса впрыска короткий, обычно занимает от одной до нескольких минут, но необходимо контролировать множество параметров процесса, включая, по крайней мере, давление, скорость потока, температуру, время и другие параметры. За такой короткий период времени трудно рассчитывать на искусственное точное управление, с бурным развитием компьютерных технологий должны появиться компьютерные системы управления!
Компьютерное программное управление
Американская компания MPI разработала автоматическую машину для давления воска с микрокомпьютерным управлением в 1992 году на 40-м ежегодном собрании ICI и 8-м ежегодном собрании мирового дебюта точного литья (рис. 3-3) [4]. Машина оснащена компьютеризированной системой управления, позволяющей предварительно устанавливать все параметры процесса литья под давлением. На экране компьютера оператор также может легко получить доступ к существующим на компьютере программам и вызвать их. Без ручного управления машина работает автоматически в соответствии с программой. Если во время работы возникнет какая-либо аномалия, компьютер автоматически предупредит оператора и предложит ему своевременно устранить проблему. Система может хранить до 500 комплектов пресс-форм со всеми параметрами процесса впрыска, так что оператор может легко регулировать параметры процесса при установке каждого комплекта пресс-форм. Однако данная система управления в основном реализует управление восковым прессом по заданной программе [4].
Компьютеризированное управление в режиме реального времени
В середине 1990-х годов компания Howmet-TMP разработала уникальную систему сервоуправления CFAFC (CompuFlow Accelerated Flow Control), объединив запатентованную технологию AFC с технологией компьютерного управления. Система использует высокоточный датчик давления и линейный делитель давления для определения давления срабатывания, создаваемого в момент заполнения уплотнителя, а затем быстро подает сигнал обратно в сервосистему, которая немедленно переключается на понижение давления. для начала фазы уплотнения, тем самым полностью реализуя двухступенчатый контроль давления. Давление и скорость потока можно контролировать индивидуально поэтапно с хорошей воспроизводимостью. На Рисунке 3-4 показан уплотнитель парафина с системой управления CFAFC от Howmet-TMP [1].
В 1999 году на ежегодном техническом совещании JACT в Японии компания MPI представила успешную разработку компании воскового пресса с системой управления ADS (Automatic Die Setup) [5]. Система ADS не только хранит все параметры процесса впрыска тысяч форм, которые пользователь может запросить и вызвать в любое время, но также имеет более точный и чувствительный контроль температуры (точность температуры ±0,25°C) и возможность в реальном времени определять объем поступающего в полость пресс-формы материала и затем регулировать расход инжектируемого материала в соответствии с этим объемом. Система ADS не только сохраняет все параметры процесса формования, чтобы пользователь мог их проверить и вызвать в любое время, но также обеспечивает более точный и чувствительный контроль температуры (точность контроля температуры ±0,25°C), а также возможность определять в реальном времени объем формовочного материала, поступающего в полость, а затем регулировать расход формовочного материала в соответствии с этим объемом, что дает возможность оператору знать не только объем формовочного материала, необходимый для изготовления воска пресс-формы, но и прогнозировать объем материала, попадающего в полость, до образования дефектов, чтобы своевременно регулировать скорость потока во избежание дефектов в этот момент. Система управления ADS компании MPI также предлагает два различных режима давления: заполнение и уплотнение. Как только формовочный материал, впрыскиваемый в полость, достигает 95–98% объема полости, система автоматически переключается на более низкое давление прессования [5]. На рисунках 3-5 и 3-6 показаны полуавтоматические и полностью автоматические восковые прессы MPI, оснащенные системой управления ADS соответственно.
В настоящее время большинство панелей управления, оснащенных передовыми зарубежными восковыми прессами, оснащены сенсорными ЖК-мониторами, которые удобны и просты в эксплуатации, а также очень удобно отлаживать параметры процесса при замене форм. На Рис. 3-7 и Рис. 3-8 показаны экраны панелей управления MPI и Howmet-TMP соответственно.
4. Статус-кво и пробелы в отечественном восковом прессе.
В настоящее время отечественная восковая машина, помимо точности обработки деталей, электрических и гидравлических компонентов качества, срока службы и послепродажного обслуживания, есть много вещей, которые необходимо улучшить, только на уровне технологического развития, как ключевую часть система управления восковой машиной, отечественное оборудование все еще находится на относительно низкой стадии разработки, в основном в потоке формы полностью подвергается давлению, то есть поток и процесс заполнения на самом деле. Другими словами, поток и процесс наполнения Процесс заполнения формы не поддается контролю и может быть предоставлен только природе. Такое оборудование едва может удовлетворить потребности в небольших и простых восковых формах с низкими требованиями, но его недостаточно для прессования больших и сложных восковых форм или восковых форм с керамическим сердечником. Неудивительно, что в последние годы многие военные предприятия Китая потратили много денег на импорт парафинового оборудования из-за границы. В условиях экономической глобализации и вступления Китая в ВТО сегодня перед гражданскими и коммерческими литейными предприятиями Китая также стоит трудная задача быстрого улучшения сорта и качества продукции, слепого расширения масштабов и увеличения производства эпохи, постепенно уходят в прошлое. И несмотря на стремление выйти на международный рынок, чтобы соответствовать статус-кво, отечественная восковая машина еще не является удовлетворительной. Например, трудно добиться идеального эффекта для некоторых восковых форм с большой разницей в толщине стенок; стабильность размеров восковой формы (особенно размеров, связанных с разделяющими поверхностями) плохая; сердечник легко сломать в процессе прессования воска .... С практической точки зрения ключ к повышению уровня отечественных восковых прессов заключается не в реализации полной автоматизации или компьютерного управления. Вместо этого мы должны сосредоточить наши усилия на совершенствовании и совершенствовании системы управления, которая является нервным центром восковой прессы. Ссылаясь на зарубежный опыт разработок, первым шагом должно стать повышение точности регулирования температуры. А затем поток и давление двух параметров процесса отдельно, двусторонний независимый контроль, на этой основе реализуют заполнение, более эффективный контроль процесса потока и далее реализуют двухступенчатый контроль давления. Для удовлетворения потребностей китайской промышленности точного литья в улучшении качества продукции и стабильном качестве. Только для того, чтобы заложить этот фундамент, компьютерное управление и автоматизация имеют существенное значение и ценность. Для этого совершенно необходимо серьезное изучение зарубежного передового опыта и технологий. В то же время стоит отметить, что существует много общего между машиной для литья воска под давлением и машиной для литья под давлением, используемой в промышленности пластмасс. Промышленность пластмасс намного больше, чем промышленность точного литья. Разработка машин для литья под давлением, естественно, происходит намного быстрее, чем машина для литья воска под давлением, из которой также можно извлечь много полезного опыта. Некоторые зарубежные коллеги также признались, что многие новые дизайнерские идеи и мысли в процессе разработки машин для литья воска также возникли из самого раннего оборудования для литья под давлением [3].
