铝合金铸件铸造技术 加热与冷却系统设计 压铸模具冷却系统设计.doc

PAGE 职业教育材料成型与控制技术专业 教学资源库 《铝合金铸件铸造技术》课程教案 压铸模具冷却系统的设计 制作人：贾娟娟 陕西工业职业技术学院 材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 7 铝合金铸件铸造技术课程 压铸模具冷却系统的设计 1、模具的冷却方法 冷却系统主要用于冷却模具，带走金属液传递给模具的过多热量，具体方法有： （1）水冷却 在模具内设置冷却水通道，使冷却水通入模具带走热量。特点：效率高，易控制，是常用的冷却方法。 （2）风冷却 用鼓风机或空气压缩机产生的风力带走模具的热量，如图1所示。特点：清方法简便，但效率低。适用于压铸低熔点合金或中小型薄壁件且散热量较小的模具，同时水冷不方便的部位，也可考虑采用。 图1 用压缩空气直接冷却型芯 1—压缩空气通道；2—薄片状型芯；3—滑块 （3）用传热系数高的合金（铍青铜、钨基合金等）冷却 将铍青铜销旋入热量集中的固定型芯，铜销的末端带有散热片，可以加强冷却效果，如图2所示。 图2 用铍青铜销间接 1—铍青铜销；2—型芯 （4）用热管冷却 热管是装有传热介质（通常为水）的密封金属管，管内壁有毛细层。工作时，传热介质从热管的蒸发区吸收热量后蒸发，蒸汽在冷凝区放出热量再冷凝，再通过关内的毛细层回到蒸发区，如图3、4所示。 图3 热管工作原理示意图 1—蒸发区；2—冷凝区；3—蒸汽；4—毛细层 图4 用热管冷却型芯的细小部位 1—热管；2—冷却水入口；3—冷却水出口 （5）用模具温度控制机进行冷却 利用热交换原理，以高温导热油为载体，通过加热或冷却控制其温度，泵入压铸模中的通道，从而精确地控制模具的温度。用来预热压铸模具，以及将模具的温度保持在一定的区间内。特点：不但能有效地控制模具的温度，还能延长压铸模具的使用寿命。 2、冷却水道的布置形式 示例1：冷室压铸机压铸模浇口套用环形水套冷却，环形套过盈热套到浇口套上或与浇口套焊接在一起，防止漏水。分流锥采用隔板式水道冷却。如图5所示。 图5 冷却水道布置示例1 示例2：型腔部位开设冷却水道，一般情况下，冷却水道应开设在型腔的下方，避免开设在型腔的周围。如图6所示。 图6 冷却水道布置示例2 示例3：浇口套部位设置双环形水道，水道之间开槽连通，分流锥用套管式水道冷却。如图7所示。 图7 冷却水道布置示例3 示例4：在较大的型芯下方动模支承板上开设水道，如型芯的热量较大，则应在型芯内设置套管式冷却水道。如图8所示。 图8 冷却水道布置示例4 示例5：组合式薄片镶块的冷却水道，可采用铜管或钢管装配在镶块中，铜管或钢管可兼作镶块的定位销。如图9所示。 图9 冷却水道布置示例5 1—带冷却水通道的双头螺栓圆柱销；2—螺母；3，4—镶块 示例6：复杂型芯在难以用水直接冷却的细小部位，可用热管将热量导出热节部位，再用冷却水冷却热管。如图10所示。 图10 冷却水道布置示例6 1—热管；2—冷却水入口；3—冷却水出口 总之，设置冷却水道既要传热效率高，又要防止由于急冷急热的影响而使镶块热疲劳产生裂纹，两者兼顾，冷却水道的直径一般为6~16mm，冷却水道孔壁与型腔壁之间的距离一般大于15mm。 3、冷却水道的设计计算 由于压铸件形状、壁厚等各种因素的影响，压铸模各部分的热状态有很大的差别，因此，应根据型腔的热流量特征将压铸模和型腔分为不同的区域（如浇口套、分流锥、横浇道部位、热量集中的大型芯等），对各个区分布设计计算。 （1）计算压铸过程中金属液传入模具的热流量 式中 Q1——金属液传入模具的热流量，kW； m——压铸金属的质量，kg。当对型腔进行分区设计计算冷却系统时，m是指注入型腔相应区域的金属液质量； c——压铸金属的比热容，kJ/（kg?℃）； Δθ1——浇注温度与压铸件推出温度之差，℃； L——压铸金属的熔化热量，kJ/kg； n——每小时压铸的次数。 简化后， 式中 q——压铸合金从浇注温度到压铸件推出温度散发出的热量，kJ/kg，见表1。 表1 压铸合金从浇注温度到压铸件推出温度散发出的热量 合金种类 锌合金 铝硅合金 铝镁合金 镁合金 铜合金 q/（kJ/kg） 208 888 795 712 452 （2）计算冷却水道的长度（直通式水道） L=Q1/Q2 式中 L——冷却水道的长度，cm； Q1——金属液传入模具的热流量，kW； Q2——单位长度冷却水道从模具中吸收的热量，KW/cm，见表2。 表2 单位长度