循环水池水位对铸造模具冷却效果的影响

压力铸造特种铸造及有色合金2011年第31卷第2期一循环水池水位对铸造模具冷却效果的影响陈宣德(重庆建设雅马哈摩托车有限公司)摘要分析了铸造冷却循环水池的水位淹过回流水出水口,达到满池水位时,水位静压反力对回流水的影响。通过计算,发现模具循环水的流量减少了1/5,这成为模具冷却不良,造成铸件品质缺陷增多的原因。通过采用浮球、行程开关、电磁阀开关等简易部件实现了循环水水位的自动控制。关键词水位;静压反力;冷却不良;自动控制中图分类号TG249.2文獻标志码A文章编号1001-2249(2011)02-0139-03Dol10.3870/tzx.2011.02.0141地下冷却水循环管网系统动补水我公司铸造车间在搬迁之后建有地下冷却水循环管网系统,见图1。该系统向5台压铸机、4台中子造型机、5台低压铸造机的模具提供冷却循环水。循环水池环水外溢建在铸造厂房的旁边,其垂直断面示意图见图2。该系统最初由于没有设置水位自动控制系统依靠人工对进3压造作业区:::中子造型作区图2循环水系统示意图1.射频排污自动控制器2、7.电雕流量计3、10立式高心最4.压迸氰5、8.压力袁6.冷却塔9.冷却泵11.水池12.用水设压帅机的开合迟缓;⑤低压铸造机的模具冷却效果差,气缸头的缩孔缺陷增多(达1.05%)。由于循环水系统是一个隐蔽系统,且循环水池位进水管于厂房之外,回流水在管中的流动情况无法觉察,也很难将铸件的品质不良和冷却水的循环不畅联系起来。直到因中子造型机冷却出现异常,怀疑中子造型机的冷却水管有异物堵塞将离地面高度为50mm的软管连接处拔开检查时,才发现循环水的回流水由地下往图1循环水地下管网示意图外冒。水阀的开度进行控制补给。但生产中模具冷却水量的事实证明,是循环水池的水位太高,造成循环水的调整变化,各种故障造成机床的停止使用,水管活动接回流外冒。然而各模具循环冷却水的出水具有一定压头因密封不严而出现的泄漏这些因素使得循环水的用力(0.34MPa),为什么会发生循环水冷却效果不佳的量发生巨大波动根本无法实现人工手动准确控制。该结果?下面通过分析计算来加以说明系统投入使用后,生产中陆续出现如下问题:①循环水铸造车间循环水池与使用设备间的管路关系见图池中的水经常从观察口溢出(见图2);②压铸机的回流水经常从回水箱的缝隙中冒出⑧压铸模冷却效果不循环水中国煤化工管路部分图3是兄,以此作为分析计好,左右箱铸件的缩松缺陷增多(达1.1%),生产波动算对象CNMHG于同一水面的平面性大,无法稳定生产;④中子造型机的大杠温度高,动模收稿日期:201010-10;修改稿收到H期:2010-1206作者简介:陈宜德,男,1955年出生,高级I程师,庆建设雅马哈摩托车有限公司铸造课,重庆市九龙坡区九龙园区B区华城路1号(400052),电话15922918876.e-mail;zhj2_pgyamaha-motoR.comcn,xuandechen(126.com139特种铸造及有色合金2011年第31卷第2期作为压力流量的计算面见图3中的B截面、C截面、5。取与满池水位面处在同一平面的B截面作为分析D截面。对于管路系统的压头损失,为了简化计算忽计算面。由于循环水池的回水口E被淹没,水位升高略不计。至B截面,压铸模的冷却循环水要流入池中,则必须克服BE高度所产生的静水反压。由于出现了阻力,必然导致回水管的流量减少。脑B截面(…:图5压铸机模具回水在满池水位时压力、流量分析图截面的出水压力为pB,经过B截面的流量为图3循环水池与使用设备间的回流水管示意图1.观察口2.镛环水池3.出水口E4,冷却水國水箱5.压憐qB,根据同一管路各截面的流量相等的原则则流经B机、压钟模6.中于机大杠7.低压造模截面的液体所做功的输出功率是:循环水系统向5台压铸机,4台中子造型机,5台低P8=PBqB= PBqA= PAQA-PAB9A+压铸造机提供循环冷却水,各出水口的压力为0.34MPa,在循环系统正常工作的情况下,测得各设备的模式中,qA为满池水位时,受静水反压影响的流量,m3/具出水口的流量见表1。h;pAB为B截面以上的液体自重压力,MPa;p为满池衰1各模具出水口的流量水位时,BE高度的静水反压压力,MPa模具冷却水出口处流量/(m3根据回水管路在正常流动及满池水位出现静水反低压铸造机中子造型机.28压两种情况,在不计损失的情况下,输入功率等于输出压铸机功率口,系统所作功的功率相等的原理,由式(1)及式(2)有:2循环水池满水位时回水管的流量计算PA= PB2.1高压模具回水管流量的计算PAA =(PA-PAB+ PBE)qA将图3中的压铸机循环水回水管路简化为图4所=PA9PAgA户A-pAB+ PBE PAAB+(ghε+P)示的图形,图4是循环水无阻碍、正常流动时的情形0.34X10°×8.030.34X10-1000X10×2.85+(100X10×1.6+0.1X106)出水口=6.39(m3/h)式中,P为水的密度,kg/m3;g为重力加速度,10m/s2;hAB为截面A与截面B之间的垂直高度,m;h为截面B至循环水池出水口E中心线的垂直高度,m;po为大气压,取0.1MPa。根据计算的结果,满池水位时,压铸模回水管出水口的流量将减少:图4压铸模具回水正常流动压力、流量分析图「(aA-aA)/a7×100%=取压铸模回流水出水口处的A截面作为分析计算中国煤化工0%=20.42%面。设A截面的出水压力为pA经过A截面的流量为CNMHG,其目的是减小模具qA,则流经A截面的液体所做的输出功率是:的温度梯度分布,调节模具内部温度变化的不规则区PAgA(1)域,消除局部过高的温度使模具达到均匀的热平衡。当循环水池的水位达到满水位时,这时的情形见图如果改变冷却水的流量或冷却水管的直径,会对型腔表14方数据循环水池水位对铸造模具冷却效果的影响陈宜德一面层的温度分布带来明显的影响{2)上面计算出压铸模冷却水的流量减少了20.17%,这直接影响到型腔表面层的温度分布,使冷却速度下降,冷却效果变差,是左右箱铸件缩松缺陷增多的直接原因。由式(3)可以看出,当冷却循环水池的水面超过回水口E,其流量随模具出水口的位置高度hA的增加而增加,随循环水回水口的位置E的深度h的增加而减开购少2.2低压模具回水管流量的计算同理由图3显示的低压铸造机冷却水管的位置关图6循环水水位控制图系,可计算出低压铸造机的冷却循环水在满池水位时的射汙自呦控制器27电雕滅量计3、10.业式离心泵4.流量为:压送蒹5、8.压力表6.冷却塔9冷却果11.电雕阀12.水池pGg13.自动补水电控箱14.行程开美K1~K915.用水设备pG-p∞c+pE(ghw十p)水。该装置的成本低廉、动作可靠,简单易行。由于该0.34X106×1.28106-1000×10×0.67+(1000×10X16+0.1X106)装置的增设,成功地解决了人工控制给水阀门开度所带来的各种不便,使生产保持了稳定=0.97(m3/h)(4)低压铸造机回水管出水口的流量将减少:4效果[(q-q6')/q]×100%=[(1.28-0.97)/1.28]×100%=24.22%在设置了循环水池水面自动控制系统后,消除了循环水位波动给铸造生产带来的困扰,压铸左右箱铸件的相连的燃烧室的顶部,主要依幕对底模通人冷却水来实缩松缺陷也由原来的1.1%降至0.26%,实现了正常生现对热节部位的调节。如果这些部位的冷却效果不好,就会形成缩孔。文献[3]介绍的办法是加大冷却水的压产的状态;低压气缸头的缩孔缺陷也由原来的1.05%下降至0.22%。力和流量,直接对缩孔部位进行强制冷却,可以大大加快厚大部位的冷却速度。然而实际情况却是冷却水的5结论流量减少了24.22%,冷却的不良,导致了气缸头热节部位缩孔缺陷的增加(1)循环水池的水位淹过回水口,达到满池水位时,由于中子造型机模具出水管的出水压力位置高度循环水的回流量对模具的冷却效果将产生重大影响是与低压铸造机相同,所以,流量的减少也相同。铸件缩孔增多的直接原因。(2)如果循环水池的水面淹过出水口,就会形成静3循环水池水面的控制水反压,反压的压力会随循环水池水面的高度增加而增加;随回水管埋入地下的深度的增加而降低。在弄清了循环水面淹过回流水出水口对模具的冷(3)要保证循环水对模具的正常冷却效果,则循环却所带来的影响后,增加了循环水池的水位控制装置,水的水面必须位于回水口以下见图6。其做法是在循环水池上方的给水管增设一个由电[1]杜来林液压与气动技术[M].北京:北京大学出版社,2006磁阀控制的阀门、浮球行程开关组成的控制系统,从而[2]周玉解林荣川,志颗模具冷却水对压铸摸具温度场的影响分实现了循环水面的自动控制。这个装置的工作原理如析[特种链造及有色合金,2010,30(4)345-348.下:当循环水池的水面低于“开始给水位”时浮球3控[3缩孔问题探讨及解决方法中国煤化工338制的行程开关3接通,信号送至电磁阀⑧,打开水阀,开始供水;当水面高于“给水停止位”时,浮球2控制的行CNMHG(编辑:袁振国)程开关2断开,信号送至电磁阀③,关闭水阀,停止供141