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压铸件缺陷,不良及对策事例集(十三)
发布日期:2018-01-09  来源:互联网  浏览次数:550
核心提示:对策事例〈通过去除冷却管垢,进行粘铝的防止对策〉1.问题点 模具的内部冷却管随着铸造数增加,内部的垢或氧化膜生成,附在上面

对策事例〈通过去除冷却管垢,进行粘铝的防止对策〉

1.问题点 模具的内部冷却管随着铸造数增加,内部的垢或氧化膜生成,附在上面。垢使冷却管的径变小,冷却水流量减少,使冷却水/模具间的热传达降低,模具表面温度慢慢变高,容易发生粘铝。

2.现状把握

使用量产时使用的模具铸拔销部,对于垢的堆积状态,成分分析,传热性(冷却效率)已进行了调查。用图1表示的装置,对实际发生垢的冷却管传热性进行了调查。冷却管内装满纯水的铸拔销浸在353K的恒温水槽,测定冷却管内的水温,评价了传热性。测定结果表示在表1内,比起新品时,传热性降低20~30%。还有观察冷却管内部,冷却管前端部垢厚度约0.1mm,进去10~20mm处有厚度约1.0mm,主要成分为碳酸钙的垢,冷却管的根部附近堆积的垢的主要成分为氧化铁(Fe2O3)。

图片1

3.主要原因解析

推定垢是因为模温高的地方冷却管内的水沸腾,容存的无机物析出后附着的东西。表2表示的是形成垢的主要成分的物质的热传导率,但每个都是模具钢1/50~1/100程度的低值。总之,附有1mm厚的碳酸盐系垢的话,冷却管的设置位置相当于离开穴面50mm。只要有一点垢堆积的话,冷却能力就明显下降,而且,冷却管径变窄后冷却水量减少,冷却能力就降低。

图片2

4.对策

开发垢去除装置

本公司导入了以前市场有的卖的垢去除装置,但有以下问题,所以很难持续使用。

①去除时间很长(4小时~4日)

②安全性(盐酸系烈性药液)

③药液泄漏(模具裂缝部,连接部位等)

④安装费时间(50根以上的冷却管用软管夹箍固定等)

考虑这些点,显示这次开发的装置的特长。

图片3

⑴药液

作为垢的去除方法,和高压空气一起把硬质粒子倒入冷却管内,是机械除去垢的方法,但对配管的损坏或连接上出现问题,所以采用了药液来溶解垢的方法。选定了溶解能力.安全性.废水处理.成本.供给安定性为观点的市场上所卖的药液(8种)。商讨的结果,除去性能或成本方面优越的,不被指定为危险品的,可以通过中和处理来废弃的有机酸药液。

⑵药液循环装置

本开发装置的概略表示在图2里

①吸引循环

对药液加压使它循环,连接部或模具裂缝部就会发生泄漏药液,所以采用了通过负压吸引使药液循环的方式。这样的话,可以防止泄漏,同时可以取消软管夹箍,使冷却管内的残留药液容易排出。

②通过空气的倒入来附加冲击力

不光只是通过药液来化学性的去溶解垢,还要向冷却管内断断续续地导入高压空气,产生气泡,来附加机械的冲击力,加快去除。而且,采用泵,利用液体的流动来提高去除效果。

图片4

5.结果

使用此开发装置,汽缸的铸拔销水洗5分钟→药液洗净(0.5,1.0,2.0小时)→通过水洗5分钟来去除垢。洗净后的铸拔销的冷却管内的断面照片表示在图3里。

洗净时间为0.5小时,1小时的话不能充分除去垢(白色的),但2小时洗净的冷却管垢基本已除去,可看到铁的质地。除去后的传热性调查了一下,发现可恢复到新品的95%。易产生粘铝问题的模具,模具保养要定期实施。特别是易高温且通水量小的铸拔销之类的 销径冷却管,铸造中可临时接上药液循环装置,一边内部冷却,一边除去垢,有很大效果,而且,为了在起初就除去冷却水中含有的无机物,实施导入软水化装置。

图片5

对策事例〈使用模温解析的粘铝防止对策〉

1.问题点

一方面要求压铸件的品位和精度,另一方面也强烈希望低成本。但是,高温的铝合金溶汤离开模具时,容易发生粘铝。因此,尺寸 的精度或表面的粗糙度恶劣的话,直接会损害品位和精度,除此之外,为除去粘铝,压铸机停止或销断掉,模具损坏等会连带引发 降低生产,成本恶化。

2.现状把握

比起以前,作为影响粘铝发生的的主要原因,可以举出如模具温度,溶汤材质,溶汤温度,汤口方案,铸造压力,射出速度,脱模剂等很多的原因。这里面写了模具表面温度高的部分如果很好对应的话,可去除粘铝发生场所,但是,粘铝发生的模温或保持其以下模温的冷却设计方法还没有被充分的确立。

3.主要原因解析

随着模具温度变高,脱模剂的附着量变少,脱模效果不能充分发挥,容易引起铝溶汤和模具的融着反应,促进粘铝的发生。

4.对策

通过现行模的计算机来解析(以后,概略为CAE解析),进行模具表面温度的预测,从预测结果和产品的粘铝发生部中,决定粘铝发生的临界温度,对策典型里,通过变更冷却回路.条件,反复进行CAE解析,通过设计能够保持临界温度以下的内部冷却回路来谋求粘铝的防止。

5.结果

5.1各冷却管仕样的热传达系数

作为铸造时的模具表面温度进行CAE解析的条件,各冷却管仕样的冷却水/模具间的热传达系数的设定变得非常重要。使用图1.2表示的试验模具.冷却管方式(喷流式.直流式),通过冷却孔径.冷却水流速的不同来调查了热传达系数。调查方法为,对一定温度加热过的模具进行改变条件的冷却,用试验模具内插入的热电对实测了8处的模具温度。接下来,使用和试验模具相同形状的数据,用CAE进行热解析。求出了实测出的试验模具温度和通过CAE解析预测到的模温一致时的热传达系数,得到的各冷却管仕样的冷却水/模具间的热传达系数表示在图3里。冷却水/模具间的热传达系数与冷却孔径无关,依赖于冷却水的流速。

5.2模具表面发生粘铝的临界温度

把现行产品的数据作成,进行CAE解析,解析中的模温高温部和粘铝的发生处作了比较。两者一致时的模具温度作为是否会发生粘铝的临界温度。其结果表示在表1里。粘铝发生的临界温度为543K的话,比起实际的粘铝发生场所,CAE解析得到粘铝发生预测区域要大得多,如果为623K的话,用CAE解析无法预测出实际粘铝发生的场所。在CAE解析时,模具表面的粘铝发生临界温度设定为583K时,粘铝场所基本上能预测出。

5.3通过CAE解析进行模具内部冷却的设计方法

把用CAE解析预测的铸造时的模具表面温度控制在起先设定的临界温度以下的那种控制模温的内部冷却设计法,对于此方法,对冷却管的设置位置.根数.管径等的影响进行了调查。调查结果表示在图4里面。表示的是喷流式冷却管(管径Φ10.5㎜ Φ22.5㎜) 的冷却水/模具间的热传达系数,和通过CAE解析的模具表面温度的关系。冷却水量是冷却水的流速和冷却管断面面积的积,相同的管径可以用流速来表示冷却水量,图3里,流速更可以用冷却水/模具间的热传达系数来表示,所以相同管径的冷却管的冷却水量可通过冷却水/模具间的热传达系数来替换。可以明白如果增大模具穴面到冷却管的距离,即使增大冷却水/模具间的热传达系数(增加冷却水量)也降低不了模具表面的温度。变化冷却管根数的试验中,在冷却水/模具间的热传达系数相同时,比起增加根数,放大冷却管径更可以降低模具的表面温度。

2.3 通过CAE模具内部冷却回路设计的实施例

⑴机壳

在模具设计阶段就把使用CAE解析的内部冷却回路设计导入在内的产品。为在早期把适当的冷却回路设计进去,按以下程序进行了作业。①以冷却回路不设置的数字模式来计算模具的表面温度。

②模具表面温度变高温部分设置冷却管,再计算模具表 面温度。

③模具表面温度超出粘铝临界温度处,追加冷却管进行强化,再计算模具表面温度。

其结果是,通过4次数字模式设置了如图6所示的冷却回路,在试作.量产时没有发生粘铝不良。

⑵二轮车用支架

通过一直以来的设计法作成的现行模具(Ⅰ模)上,如图7的A部发生了粘铝。制作补充模(Ⅱ模)的时候,用CAE解析重新考虑了内部冷却,图7表示了Ⅰ模Ⅱ模的冷却配置图,Ⅱ模上,冷却根数从39根减少到30根,而且,做到了粘铝的防止。


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