壓力鑄造特種鑄造及有色合金2011年第31卷第2期一循環(huán)水池水位對鑄造模具冷卻效果的影響陳宣德(重慶建設(shè)雅馬哈摩托車有限公司)摘要分析了鑄造冷卻循環(huán)水池的水位淹過回流水出水口,達(dá)到滿池水位時(shí),水位靜壓反力對回流水的影響。通過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)模具循環(huán)水的流量減少了1/5,這成為模具冷卻不良,造成鑄件品質(zhì)缺陷增多的原因。通過采用浮球、行程開關(guān)、電磁閥開關(guān)等簡易部件實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水水位的自動(dòng)控制。關(guān)鍵詞水位;靜壓反力;冷卻不良;自動(dòng)控制中圖分類號TG249.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號1001-2249(2011)02-0139-03Dol10.3870/tzx.2011.02.0141地下冷卻水循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)補(bǔ)水我公司鑄造車間在搬遷之后建有地下冷卻水循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng),見圖1。該系統(tǒng)向5臺壓鑄機(jī)、4臺中子造型機(jī)、5臺低壓鑄造機(jī)的模具提供冷卻循環(huán)水。循環(huán)水池環(huán)水外溢建在鑄造廠房的旁邊,其垂直斷面示意圖見圖2。該系統(tǒng)最初由于沒有設(shè)置水位自動(dòng)控制系統(tǒng)依靠人工對進(jìn)3壓造作業(yè)區(qū):::中子造型作區(qū)圖2循環(huán)水系統(tǒng)示意圖1.射頻排污自動(dòng)控制器2、7.電雕流量計(jì)3、10立式高心最4.壓迸氰5、8.壓力袁6.冷卻塔9.冷卻泵11.水池12.用水設(shè)壓帥機(jī)的開合遲緩;⑤低壓鑄造機(jī)的模具冷卻效果差,氣缸頭的縮孔缺陷增多(達(dá)1.05%)。由于循環(huán)水系統(tǒng)是一個(gè)隱蔽系統(tǒng),且循環(huán)水池位進(jìn)水管于廠房之外,回流水在管中的流動(dòng)情況無法覺察,也很難將鑄件的品質(zhì)不良和冷卻水的循環(huán)不暢聯(lián)系起來。直到因中子造型機(jī)冷卻出現(xiàn)異常,懷疑中子造型機(jī)的冷卻水管有異物堵塞將離地面高度為50mm的軟管連接處拔開檢查時(shí),才發(fā)現(xiàn)循環(huán)水的回流水由地下往圖1循環(huán)水地下管網(wǎng)示意圖外冒。水閥的開度進(jìn)行控制補(bǔ)給。但生產(chǎn)中模具冷卻水量的事實(shí)證明,是循環(huán)水池的水位太高,造成循環(huán)水的調(diào)整變化,各種故障造成機(jī)床的停止使用,水管活動(dòng)接回流外冒。然而各模具循環(huán)冷卻水的出水具有一定壓頭因密封不嚴(yán)而出現(xiàn)的泄漏這些因素使得循環(huán)水的用力(0.34MPa),為什么會(huì)發(fā)生循環(huán)水冷卻效果不佳的量發(fā)生巨大波動(dòng)根本無法實(shí)現(xiàn)人工手動(dòng)準(zhǔn)確控制。該結(jié)果?下面通過分析計(jì)算來加以說明系統(tǒng)投入使用后,生產(chǎn)中陸續(xù)出現(xiàn)如下問題:①循環(huán)水鑄造車間循環(huán)水池與使用設(shè)備間的管路關(guān)系見圖池中的水經(jīng)常從觀察口溢出(見圖2);②壓鑄機(jī)的回流水經(jīng)常從回水箱的縫隙中冒出⑧壓鑄模冷卻效果不循環(huán)水中國煤化工管路部分圖3是兄,以此作為分析計(jì)好,左右箱鑄件的縮松缺陷增多(達(dá)1.1%),生產(chǎn)波動(dòng)算對象CNMHG于同一水面的平面性大,無法穩(wěn)定生產(chǎn);④中子造型機(jī)的大杠溫度高,動(dòng)模收稿日期:201010-10;修改稿收到H期:2010-1206作者簡介:陳宜德,男,1955年出生,高級I程師,慶建設(shè)雅馬哈摩托車有限公司鑄造課,重慶市九龍坡區(qū)九龍園區(qū)B區(qū)華城路1號(400052),電話15922918876.e-mail;zhj2_pgyamaha-motoR.comcn,xuandechen(126.com139特種鑄造及有色合金2011年第31卷第2期作為壓力流量的計(jì)算面見圖3中的B截面、C截面、5。取與滿池水位面處在同一平面的B截面作為分析D截面。對于管路系統(tǒng)的壓頭損失,為了簡化計(jì)算忽計(jì)算面。由于循環(huán)水池的回水口E被淹沒,水位升高略不計(jì)。至B截面,壓鑄模的冷卻循環(huán)水要流入池中,則必須克服BE高度所產(chǎn)生的靜水反壓。由于出現(xiàn)了阻力,必然導(dǎo)致回水管的流量減少。腦B截面(…:圖5壓鑄機(jī)模具回水在滿池水位時(shí)壓力、流量分析圖截面的出水壓力為pB,經(jīng)過B截面的流量為圖3循環(huán)水池與使用設(shè)備間的回流水管示意圖1.觀察口2.鏞環(huán)水池3.出水口E4,冷卻水國水箱5.壓憐qB,根據(jù)同一管路各截面的流量相等的原則則流經(jīng)B機(jī)、壓鐘模6.中于機(jī)大杠7.低壓造模截面的液體所做功的輸出功率是:循環(huán)水系統(tǒng)向5臺壓鑄機(jī),4臺中子造型機(jī),5臺低P8=PBqB= PBqA= PAQA-PAB9A+壓鑄造機(jī)提供循環(huán)冷卻水,各出水口的壓力為0.34MPa,在循環(huán)系統(tǒng)正常工作的情況下,測得各設(shè)備的模式中,qA為滿池水位時(shí),受靜水反壓影響的流量,m3/具出水口的流量見表1。h;pAB為B截面以上的液體自重壓力,MPa;p為滿池衰1各模具出水口的流量水位時(shí),BE高度的靜水反壓壓力,MPa模具冷卻水出口處流量/(m3根據(jù)回水管路在正常流動(dòng)及滿池水位出現(xiàn)靜水反低壓鑄造機(jī)中子造型機(jī).28壓兩種情況,在不計(jì)損失的情況下,輸入功率等于輸出壓鑄機(jī)功率口,系統(tǒng)所作功的功率相等的原理,由式(1)及式(2)有:2循環(huán)水池滿水位時(shí)回水管的流量計(jì)算PA= PB2.1高壓模具回水管流量的計(jì)算PAA =(PA-PAB+ PBE)qA將圖3中的壓鑄機(jī)循環(huán)水回水管路簡化為圖4所=PA9PAgA戶A-pAB+ PBE PAAB+(ghε+P)示的圖形,圖4是循環(huán)水無阻礙、正常流動(dòng)時(shí)的情形0.34X10°×8.030.34X10-1000X10×2.85+(100X10×1.6+0.1X106)出水口=6.39(m3/h)式中,P為水的密度,kg/m3;g為重力加速度,10m/s2;hAB為截面A與截面B之間的垂直高度,m;h為截面B至循環(huán)水池出水口E中心線的垂直高度,m;po為大氣壓,取0.1MPa。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果,滿池水位時(shí),壓鑄模回水管出水口的流量將減少:圖4壓鑄模具回水正常流動(dòng)壓力、流量分析圖「(aA-aA)/a7×100%=取壓鑄?；亓魉鏊谔幍腁截面作為分析計(jì)算中國煤化工0%=20.42%面。設(shè)A截面的出水壓力為pA經(jīng)過A截面的流量為CNMHG,其目的是減小模具qA,則流經(jīng)A截面的液體所做的輸出功率是:的溫度梯度分布,調(diào)節(jié)模具內(nèi)部溫度變化的不規(guī)則區(qū)PAgA(1)域,消除局部過高的溫度使模具達(dá)到均勻的熱平衡。當(dāng)循環(huán)水池的水位達(dá)到滿水位時(shí),這時(shí)的情形見圖如果改變冷卻水的流量或冷卻水管的直徑,會(huì)對型腔表14方數(shù)據(jù)循環(huán)水池水位對鑄造模具冷卻效果的影響陳宜德一面層的溫度分布帶來明顯的影響{2)上面計(jì)算出壓鑄模冷卻水的流量減少了20.17%,這直接影響到型腔表面層的溫度分布,使冷卻速度下降,冷卻效果變差,是左右箱鑄件縮松缺陷增多的直接原因。由式(3)可以看出,當(dāng)冷卻循環(huán)水池的水面超過回水口E,其流量隨模具出水口的位置高度hA的增加而增加,隨循環(huán)水回水口的位置E的深度h的增加而減開購少2.2低壓模具回水管流量的計(jì)算同理由圖3顯示的低壓鑄造機(jī)冷卻水管的位置關(guān)圖6循環(huán)水水位控制圖系,可計(jì)算出低壓鑄造機(jī)的冷卻循環(huán)水在滿池水位時(shí)的射汙自呦控制器27電雕滅量計(jì)3、10.業(yè)式離心泵4.流量為:壓送蒹5、8.壓力表6.冷卻塔9冷卻果11.電雕閥12.水池pGg13.自動(dòng)補(bǔ)水電控箱14.行程開美K1~K915.用水設(shè)備pG-p∞c+pE(ghw十p)水。該裝置的成本低廉、動(dòng)作可靠,簡單易行。由于該0.34X106×1.28106-1000×10×0.67+(1000×10X16+0.1X106)裝置的增設(shè),成功地解決了人工控制給水閥門開度所帶來的各種不便,使生產(chǎn)保持了穩(wěn)定=0.97(m3/h)(4)低壓鑄造機(jī)回水管出水口的流量將減少:4效果[(q-q6')/q]×100%=[(1.28-0.97)/1.28]×100%=24.22%在設(shè)置了循環(huán)水池水面自動(dòng)控制系統(tǒng)后,消除了循環(huán)水位波動(dòng)給鑄造生產(chǎn)帶來的困擾,壓鑄左右箱鑄件的相連的燃燒室的頂部,主要依幕對底模通人冷卻水來實(shí)縮松缺陷也由原來的1.1%降至0.26%,實(shí)現(xiàn)了正常生現(xiàn)對熱節(jié)部位的調(diào)節(jié)。如果這些部位的冷卻效果不好,就會(huì)形成縮孔。文獻(xiàn)[3]介紹的辦法是加大冷卻水的壓產(chǎn)的狀態(tài);低壓氣缸頭的縮孔缺陷也由原來的1.05%下降至0.22%。力和流量,直接對縮孔部位進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,可以大大加快厚大部位的冷卻速度。然而實(shí)際情況卻是冷卻水的5結(jié)論流量減少了24.22%,冷卻的不良,導(dǎo)致了氣缸頭熱節(jié)部位縮孔缺陷的增加(1)循環(huán)水池的水位淹過回水口,達(dá)到滿池水位時(shí),由于中子造型機(jī)模具出水管的出水壓力位置高度循環(huán)水的回流量對模具的冷卻效果將產(chǎn)生重大影響是與低壓鑄造機(jī)相同,所以,流量的減少也相同。鑄件縮孔增多的直接原因。(2)如果循環(huán)水池的水面淹過出水口,就會(huì)形成靜3循環(huán)水池水面的控制水反壓,反壓的壓力會(huì)隨循環(huán)水池水面的高度增加而增加;隨回水管埋入地下的深度的增加而降低。在弄清了循環(huán)水面淹過回流水出水口對模具的冷(3)要保證循環(huán)水對模具的正常冷卻效果,則循環(huán)卻所帶來的影響后,增加了循環(huán)水池的水位控制裝置,水的水面必須位于回水口以下見圖6。其做法是在循環(huán)水池上方的給水管增設(shè)一個(gè)由電[1]杜來林液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2006磁閥控制的閥門、浮球行程開關(guān)組成的控制系統(tǒng),從而[2]周玉解林榮川,志顆模具冷卻水對壓鑄摸具溫度場的影響分實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水面的自動(dòng)控制。這個(gè)裝置的工作原理如析[特種鏈造及有色合金,2010,30(4)345-348.下:當(dāng)循環(huán)水池的水面低于“開始給水位”時(shí)浮球3控[3縮孔問題探討及解決方法中國煤化工338制的行程開關(guān)3接通,信號送至電磁閥⑧,打開水閥,開始供水;當(dāng)水面高于“給水停止位”時(shí),浮球2控制的行CNMHG(編輯:袁振國)程開關(guān)2斷開,信號送至電磁閥③,關(guān)閉水閥,停止供141