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文章詳情
壓鑄模溫機熱平衡原理
日期：2025-08-02 22:50
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摘要：
壓鑄模溫機的工藝是把溶解的合金注入金屬模具，然后冷卻的過程。要把產品做好，除了充填過程中很重要之外，影響冷卻的模溫控制也是很關鍵的。
如果把壓鑄模溫機的工藝看成是一個模熱循環過程，在這模具系統里，流出的熱量必須等于進入的熱量，不燃模具會越來越冷或越來越熱，圖一為熱室壓鑄模的熱平衡圖（sankey diagram):進入系統的熱量以熔解合金的熱量為主，少量熱能有射嘴的熱能，或模溫機的熱能管道帶走的熱量。離開的熱量則比較多樣化，*主要的是取走的鑄件的熱量。其次是熱輻射和冷卻管道帶走的熱量，其余的包括熱對流，噴涂的少量熱量。冷室模具的熱平衡圖在熱量的比例會有不同，但原理一樣。
模具熱傳遞方式：
在解釋模具溫度熱平衡的同時，讓我們重溫一下各種熱傳遞的方式。熱輻射：熱量傳遞的3中方式之一。一切溫度高于**零度的物體都能產生熱輻射，熱輻射一電磁輻射的形式發出能量，溫度越高，輻射出的總能量就越大。同時，物體表面積越大，輻射量也就越大。
P=E. q.A.T
壓鑄模溫機在高溫下會通過熱輻射流失部分熱能。熱傳導：熱量從系統的一部分傳到另一部分，或由一個系統傳到另一個系統的現象叫做熱傳導，是固體中傳熱的主要方式，熱量從物體的高溫部分傳至低溫部分，只要物體內存在溫度差，就一定會發生傳熱。熱傳導速率決定于物體內溫度場的分布情況。
壓鑄生產中，鑄件熱量傳導至模具，模具熱量傳導至模具，模具熱量傳導至離型劑水分（部分蒸發）和冷卻管道的流體。在流動情況下熱傳導與熱對流同時進行。此外，模具有少量熱能傳導至壓鑄機板，對要求高木紋的模具，可以用耐高壓隔熱板放在模具和機板之間，減少熱流失。熱傳導越快，熱交換效率越高。一般使用的模具型芯材料1.2344或1.2343.熱傳導系數為25W/mk，模架材料1.1730為45W/mk,模具在某些散熱比較困難，可以選擇傳熱較快的材料，像銅基材料。有用于快速散熱位置（如排氣塊）的鈹銅，熱傳導系數為100W/mk.
在不同材料下，水的溫度和模面溫度有區別。鈹銅由于傳熱性能高，水和模面的溫差很小。除了材料，管道至模面的距離，還有水流量也會影響溫差。
熱對流：液體或氣體中，較熱的部分上升，較冷的部分下降，循環流動，互相攙和，是溫度趨于均勻。對流是氣體中傳遞的主要方式，分自然和強迫對流。
q=hcAdT
模具熱量傳到環境空氣，外圍的熱空氣以對流方式帶走少量的熱量，氣化的離型劑水分透過自然對流帶走熱量，冷卻通道的流體以強迫對流方式帶走模具熱量。
壓鑄模溫機對鑄件質量的影響：
不適當的模溫會影響鑄件質量，溫度過高會導致：
。周期時間過長
。離型劑消耗過多
。尺寸精度降低
。模具/工具變形
。縮孔/表面凹陷
。表面起泡
。粘模
。頂出困難
。模具磨損
模具溫度過低則導致：
。冷紋
。填充缺料
一下為各種合金壓鑄模具，推薦的表面溫度范圍
鋅合金 120—200C
鋁合金180—300C
鎂合金200—300C
銅合金300—350C
因此，把模具溫度控制在設定范圍是很重要的。模溫機正式為此而設計的。
壓鑄模溫機的溫度平衡
在壓鑄過程中，模具溫度是循環變化的，并*終保持動態周期性平衡。模溫在金屬進入模腔后達到*高點，在剛噴涂萬時到達*低點。所謂模具溫度，是指射料前的溫度。壓鑄模具形狀復雜，模具溫度分布不平均，鑄件也厚薄不均；導致各種質量問題，要保證鑄件質量，必須細分模具熱場區，并分開控制溫度。而規劃模溫控制，需要先了解鑄件要求（表面光潔度、氣密性、強度要求等）見圖3
生產者要控制模溫范圍，還要減少溫度分布差異；鑄件厚壁位置和模具較熱的部分容易產生縮孔，如果縮孔產生在關鍵位置，想接近機加工位置，就會引起外觀問題，或鑄件泄漏；解決辦法是加強冷卻。相反，鑄件在模腔內的冷卻過程中，薄壁位置會先凝固，產生冷紋，或堵塞了在增壓時金屬液補縮的途徑，比如，澆口太早凝固會令鑄件的縮孔增加。因此有需要在薄壁的地方，和流程遠的位置減少冷卻，甚至加熱。凝固速度對于鑄件質量也有影響，高冷卻速度有助于形成細化晶粒組織，提高鑄件的致密性。
