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铝合金轮毂低压铸造模具温度的实时监测

 GXF360 2019-11-07

铝合金汽车轮毂铸造时的模具温度对铸造工艺起到决定性影响,温度过高或过低都将不利于产品的成形和凝固,从而影响产品的品质。如何高效地进行模具温度的实时监控,从而实时进行模具温度的智能控制,是铸造行业的一大难题。

随着汽车行业对铝合金轮毂需求的不断加大,整车企业对铝合金轮毂铸造品质的要求也越来越高,为了顺应市场,提升品质,我公司2014年开始启动模具温度监控项目,通过对模具温度检测方法的多次试验探索研究,成功研制一种效率高、成本低、实用性强的检测方法,为业界模具温度控制项目研究打下坚实基础,具有里程碑意义。

1. 测量部位的确定

模具温度的实时监测,与温度测量点的确定有着非要重要的关系。在温度测量点的确定上,根据轮毂产品结构和模具结构特点,最初选取了11个测量点,如图1所示。在综合考虑测量点的加工难度、铸件顺序凝固及冷却、温度测量点的通用性等特点情况下,最后选择T1、T2和T3三个位置。

根据《福建省文化厅关于举办现代戏剧本征文的通知》精神,经组织专家对应征剧本进行认真评审,共评出6个重点扶持剧本和13个入围剧本,现将名单予以公布。

2. 热电偶的选择

市场上热电偶品种多样,常见热电偶有铂铑10-铂热电偶(分度号为S,也称单铂铑热电偶);铂铑13-铂热电偶(分度号为R,也称单铂铑热电偶);铂铑30-铂铑6热电偶(分度号为B,也称双铂铑热电偶);镍铬-镍硅(镍铝)热电偶(分度号为K);镍铬硅-镍硅热电偶(分度号为N);铜-铜镍热电偶(分度号为T);铁-康铜热电偶(分度号为J);镍铬-铜镍(康铜)热电偶(分度号为E)等。综合考虑性价比,我们选择的是镍铬-镍硅热电偶,俗称K型热电偶。

3. 热电偶安装方案的优化

热电偶不同的安装方法,对热电偶测量数据的精确性会产生非常重要的影响,特别是铸造生产时铸造机台和模具在开合时会产生轻微振动,容易导致热电偶接触不良。此外,不同的安装方案,也会导致备模工序的变化,产生不必要的浪费。传统的模具温度测量方法是采用K型带补偿导线螺纹连接式热电偶进行安装测量,如图2所示。

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安装流程:备模→烤模→喷涂→热电偶安装→上机→烤模→生产→卸模→报废。这种流程下,备模周期至少两天,且安装时对技能要求较高,需专业备模技工操作。此外,在铸造机台正常生产时,这种传统方式监测的温度异常波动大,很难精确监测模具温度。图3为传统方式K型带补偿导线螺纹连接式热电偶安装后导出温度曲线,与实际情况差异非常大。

针对K型带补偿导线螺纹连接式热电偶安装方案存在的问题,经过市场调研和安装测试,采用K型铠装热电偶进行安装优化(见图4)。安装流程:备模→烤模→喷涂→安装→上机→烤模→生产→卸模→报废。实物安装如图4所示。

K型铠装热电偶安装后,测量温度没有出现异常波动,温度曲线符合实际温度变化趋势,如图5所示。但由于热电偶安装技能要求较高,工序繁多,备模周期需两天以上,而使用寿命仅随模具生产一个周期即报废,以及生产期间损坏维护更换困难等问题,严重影响生产效率、成本及模具温控项目的研究进展。

图1 模具温度测量部位示意

图2 K型带补偿导线螺纹连接式热电偶实物及安装

图3 K型带补偿导线螺纹连接式热电偶测量温度

图4 K型铠装热电偶实物及安装

如何在保证热电偶温度测量精确度情况下,减少热电偶安装的复杂程度,降低成本,是生产现场需要解决的问题。通过大量改进工作,最终得到一种提升模温监控效果、提高生产品质、延长热电偶使用寿命的最佳优化方案:K型铠装热电偶的插拔式安装方案。

图5 K型铠装热电偶测量温度

图6 插拔式热电偶安装示意

插拔式热电偶与成像测温的温度数据对比 (℃)

项目第一组 第二组 第三组 第四组 第五组T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3插拔式 369 433 391 384 450 439 369 433 388 383 449 438 370 433 389成像测温 368 435 391 382 449 441 368 433 389 386 448 440 371 433 390

插拔式热电偶安装如图6所示,这种热电偶是通过在模具内部安装导向管,在产品铸造前将插拔式热电偶插入导向管,相比于固定式热电偶,不需要将热电偶安装后再进行烤模,保证热电偶不易损伤,提高热电偶的使用寿命。插拔式热电偶安装流程:备模→烤模→喷涂→上机→烤模→插入→生产→拔出待用→卸模。这种安装方式相比于固定式热电偶,操作更加方便,易于更换,随着安装流程的缩短,备模周期缩减至一天,大幅度提高了备模效率。

最后,东盟8国与中国一样同属发展中国家,城市化水平与发展过程也较为相似,在城市化进程中均出现了一些矛盾与弊端,因此,本文对于目前中国城市化发展的讨论也提供了来自东盟地区可资借鉴的经验证据。正如本文的研究结果所指出的,片面的集中发展区域内核心城市而忽视其与区域内其他地区的协调发展会明显伤害区域内经济的整体发展,因此,区域多中心空间结构发展模式能够使中国区域间的发展更为平衡,进而更为高效合理地稳步推进中国的城市化进程。

1)充分暖机,保证各部加热均匀。用常规启动方式适当延长暖机时间达不到暖机效果,背压宜在20 kPa以上,以增大进汽量。启动时,发生了提升转速及负荷稍快、凝汽器真空控制过高暖机流量不足等原因引起的打闸。

插拔式热电偶安装方式简单,使用寿命得到大幅提升,且缩短了备模周期。利用成像测温仪对插拔式热电偶进行温度校验,误差在±3℃以内,如附表所示。温度的精确监测是提高温度监控效果、提升产品质量的关键,不仅利于技术人员调整铸造工艺,更利于铸造模具温度智能控制的有效实施。

根据年产100万件规模的中型铸造企业进行成本核算,如果沿用传统热电偶安装方式,每年热电偶采购成本高达95万元。而采用K型铠装热电偶的插拔式安装方案,每年热电偶采购成本则只需7万元,生产成本大幅度降低。

4. 结语

利用K型铠装热电偶的插拔式安装方案,对模具进行实时温度监控,可获得温差在±3℃以内的精度,对于模具温度场的监控、铸造工艺的调整以及智能模具温度控制系统的研发,具有非常重要的意义。

K型铠装热电偶的插拔式安装方案改变了传统模具测量系统安装的繁杂工序,大幅缩短了备模周期,且插拔式安装方案易于更换和重复使用,有效节约了生产成本。

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