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模温机的选型和应用

作者:admin 来源:原创 发表时间:2014-03-24
黄奇德
德宝压铸技术公司
 
 
    2013年《中国压铸》第十期我们介绍过模具热平衡原理,模温控制的重要性和基本方法,更提到了使用模温机的优点。本文将集中介绍模温机的工作原理和特点,选型和管道计算,以及应用。
模温机选型
    模温机的选型参数包括泵功率,电加热功率和冷却量要求。要选择适合的模温机,首先需要了解以下生产数据:
-模仁重量
-生产周期
-铸件重量
-管径和长度
加热功率计算
案例:需要加热的模仁重量800kg, 从20℃加温至200℃。计算如下:
  
冷却功率计算
计算冷却功率需要知道1.铸重2. 周期时间3.材料种类。
 
案例:铸件重量: 2 kg, 周期时间:30秒,铝合金材料比热:881kJ/kg
所需冷却功率:2x120x881/3600=59kW
可以选2x10kW加热功率和2x40kW冷却功率的双油路模温机。
接著要计算所需要的热交换面积,即模具管道的长度x 周长。以下是计算公式:
  
如果用15kW加热功率来算,0.2为导热油的传热系数,40C为理想的温差状态。(由于温差的存在,当加热时,流体温度高于模面;当冷却时,流体温度低于模面) 
所需的热交换面积=15000/0.2/40=1875 
 
    假如模具管径是12mm, 那就需要约5m的管长。如果面积不够(譬如管径才10mm,长度只有3.5m),那加热功率只能达到9kW,唯有提高流量(选大功率的泵,管道接短些),或改善隔热来提升加热效果。附图为专用的计算软件,可为客户建议不同铝锌镁合金的机器选型。
 
    复杂或大型模具需要多台模温机才能满足生产要求。不同热场区需要独立的冷却管道来控制,同时不同模温机可覆盖的合理长度(包括冷却管道长度,油管长度,拐弯次数等)也有差异,最好是諮询有经验的供应商。
 
热油模温机设计
    奥地利‘奥百美’公司生产的热油模温机,分为三个系列,3000系列的最高温度为250oC ,适合锌合金和小型铝合金模具,4000系列的最高温度为320oC, 适合中小型铝合金模具, 5000系列的最高温度为350oC, 适合中大型铝合金模具。
导热油的沸点较高,因此操作温度远高于水,合成油在正常大气压力可达到350oC。
 
   ‘奥百美’的热交换设计独特,(见上图 ) 加热及冷却单元是以模块化设计,可按客户要求扩充加热冷却量,并以特别之陶瓷纤维作保护,安装灵活, 隔热效果好, 陶瓷纤维耐用度高。加热器和冷却管在管筒中心,导热油在管筒缧纹上以每秒 2-3 米的高速度流动,阻力小, 而且导热油和冷热源的接触面积大,特点是传热速度特别高而均匀,尤其是加热速度和效率,相比其他的设计,加热用电量较小,模温高。也不会让发热管直接接触导热油,这样可以有效降低油的表膜温度(特別是長期高溫加热),避免太早老化碳化,提高油的使用寿命。
冷却设计方面,采用不锈钢管路,大口径通过冷却水,冷却效率高,水垢清理容易。客户要留意冷却功率的数据,并非用电量。此外,要留意注明的冷却功率与温差条件有关(冷却水和导热油温度差)。如温差条件越大,冷却功率越大:举例,在温差150K条件下的60千瓦冷却功率=温差190K条件下的85千瓦冷却功率。
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