新聞動(dòng)態(tài)
壓鑄過(guò)程中，為了保障產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命，模具溫度必須適當(dāng)控制。模具在生產(chǎn)前需要預(yù)熱，以減少開(kāi)機(jī)的廢品和模具過(guò)早龜裂；生產(chǎn)過(guò)程需要把模具溫度保持在180-280°C，以保障產(chǎn)品質(zhì)量；因此熱油模溫機(jī)受到廣泛使用。特別對(duì)大型汽車(chē)壓鑄件和薄壁件的生產(chǎn)，是必不可少的周邊設(shè)備。
在壓鑄模具的加熱過(guò)程里，循環(huán)系統(tǒng)中的導(dǎo)熱油被熱源（模溫機(jī)的加熱器）加熱，熱油透過(guò)強(qiáng)制對(duì)流把熱量傳遞至模具內(nèi)部管道，模具鋼再把熱傳導(dǎo)至模具表面。在冷卻過(guò)程里，熱源（進(jìn)入模具的鋁液）從模具表面把熱傳遞至冷卻管道表面，管道內(nèi)的油透過(guò)對(duì)流方式把熱傳遞至模溫機(jī)冷卻器，利用水冷把熱量帶走。整個(gè)過(guò)程牽涉模溫機(jī)的熱交換，油的熱傳遞，還有模具的熱傳導(dǎo)。
由于模溫機(jī)耗電量大，一臺(tái)2500T壓鑄生產(chǎn)線或需要200千瓦以上的模溫機(jī)加熱功率，這對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的電容負(fù)荷是很大的需求。因此選擇高效的模溫機(jī)對(duì)提高生產(chǎn)效率和節(jié)省能耗有很大的意義。同時(shí)，要提高整個(gè)過(guò)程的熱傳遞效率，模溫機(jī)的設(shè)計(jì)和使用，導(dǎo)熱油的性能，模具管道的設(shè)計(jì)都至關(guān)重要。本文將扼要介紹這些因素對(duì)熱傳遞的影響，并如何達(dá)至很佳的效果。
熱傳遞的基礎(chǔ)知識(shí)
熱傳遞通過(guò)三種分式進(jìn)行：熱傳導(dǎo)(conduction)、熱輻射(radiation)和熱對(duì)流(convection)。在導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)里，熱對(duì)流是主要的傳熱方式。熱傳遞的基本公式如下：傳遞熱量=熱交換面積×熱交換系數(shù)×固體表面和周?chē)黧w的溫差熱交換系數(shù)和流體的流動(dòng)速度呈線性關(guān)系。要從強(qiáng)制對(duì)流過(guò)程，達(dá)到有效的熱傳遞，導(dǎo)熱油需要在紊流狀態(tài)。導(dǎo)熱油能否在模溫機(jī)發(fā)熱管表面產(chǎn)生紊流，對(duì)導(dǎo)熱油的傳熱效率很重要，模溫機(jī)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)此影響很大。如果是在模具管徑內(nèi)的流動(dòng)，速度很少需要在2-3m/s以上，來(lái)產(chǎn)生理想的紊流。以2m/s的流速計(jì)算，假設(shè)油管直徑為10毫米，流量應(yīng)在9.4升/分鐘以上。如果管徑為12毫米，流量需達(dá)到13.6升/分鐘。
除了流量和管徑外，熱交換系數(shù)也和導(dǎo)熱油的溫度、密度、粘度、導(dǎo)熱性和比熱有關(guān)。在特定的使用溫度下，不同導(dǎo)熱油的熱交換效率可以相差30%。
模溫機(jī)的設(shè)計(jì)
熱油模溫機(jī)主要由泵、加熱器、冷卻器、管道、擴(kuò)展油缸組成。模溫機(jī)的加熱器是模具預(yù)熱的主要熱源。要把熱量迅速帶到模具，首先模溫機(jī)加熱器要把熱量快速傳給導(dǎo)熱油。這需要能提供大流量的高壓泵。在模溫機(jī)的加熱過(guò)程中，熱量從加熱器傳到循環(huán)流動(dòng)的導(dǎo)熱油。一般模溫機(jī)的加熱設(shè)計(jì)，是由管狀加熱器直接加熱流過(guò)的油，熱交換面積即是加熱管表面。至于熱交換系數(shù)，即要看整個(gè)加熱管表面導(dǎo)熱油的流動(dòng)效果，是否能產(chǎn)生紊流效果，加熱區(qū)有沒(méi)有流動(dòng)盲區(qū)。
如果用加熱管直接把油加熱，表面積受到很大局限。特別是大模具的預(yù)熱，客戶需要提高預(yù)熱的加熱功率。如果只是用Y-Δ三角星形接線變換來(lái)提高功率，或者多放幾根發(fā)熱管放在一起，只是增加了加熱量，但熱交換面積沒(méi)有改變（或很少）。等于用大量柴枝來(lái)燒個(gè)小鍋，效益不高。
模溫機(jī)使用非直接加熱方式。管式加熱器鑄入鋁體，鋁體的表面加工成螺紋狀，加熱的鋁體再傳熱給表面的導(dǎo)熱油。這樣的設(shè)計(jì)和管式直接加熱比較，鋁鑄體和導(dǎo)熱油的接觸面積會(huì)大很多。而且加熱器是模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)的加熱功率為10千瓦，加大發(fā)熱功率同時(shí)成倍增加熱交換面積，充份發(fā)揮大功率的效益。
另一設(shè)計(jì)特點(diǎn)，是在加熱器的表面螺紋加工。除了提高接觸面積外，更重要是規(guī)劃了導(dǎo)熱油的流動(dòng)路徑，油在加熱器表面的流動(dòng)速度更高，保障了熱交換效率。
模溫機(jī)加熱部分必須有良好的隔熱效果，才能降低熱流失。使用定制的陶瓷纖維塊，相對(duì)于只用纖維氈包裹的加熱器，整體隔熱性更好，而且更耐用，加熱器保養(yǎng)后也無(wú)需更換隔熱纖維。
導(dǎo)熱油性能
導(dǎo)熱油大致分兩類：礦物油和合成油。礦物油是直鏈?zhǔn)教細(xì)浠衔?，碳素間會(huì)因受熱或氧化而斷裂，容易造成劣質(zhì)化。礦物油適合用于250°C以下的使用溫度。合成油是苯的衍生物，熱穩(wěn)定性很高，不容易分解。適合用于250°C以上的油使用溫度。選用導(dǎo)熱油很重要是了解它的使用溫度范圍，和很高膜層溫度(filmtemperature)。如果是寒冷地區(qū)，還要留意很低的流動(dòng)溫度。使用溫度是指油的平均溫度，即測(cè)量所得的溫度，而膜層溫度是指和熱源接觸的溫度，很難測(cè)量。在正常情況-即高流動(dòng)速度下，使用溫度比膜層溫度低10-30C。如果表層流動(dòng)速度越低，膜層溫度和使用溫度差別越高。合成油價(jià)格比礦物油貴，但不容易劣質(zhì)化，使用壽命較長(zhǎng)。因此，如果生產(chǎn)情況需要較高的油溫，如薄壁件，很好選用合成油。
導(dǎo)熱油的膜層溫度是評(píng)估熱裂變的重要考慮。由于大部分的熱裂變發(fā)生在加熱器表面，如果油的使用溫度不變，而油的流量降低，膜層溫度即偏高，油容易劣化。因此，油在加熱器表面的流動(dòng)速度對(duì)油的壽命影響很大。
導(dǎo)熱油會(huì)隨著使用時(shí)間而劣質(zhì)化。劣化的速度與模溫機(jī)設(shè)計(jì)和使用程序、操作溫度、油的質(zhì)量等有很大關(guān)系。導(dǎo)熱油劣化有三個(gè)主要原因：熱裂變(thermalcracking)、氧化(oxidation)和受污染(contamination)。導(dǎo)熱油溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生熱裂變；當(dāng)油被加熱至沸點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生高分子，高分子會(huì)聚合為泥渣狀，高分子又分解成低分子和焦炭。低分子的沸點(diǎn)低，很快氧化。油泥和焦炭提高了油的粘度和密度，而且還會(huì)粘附在加熱器、模具管壁或角落上。劣化油的粘度高了令流動(dòng)速度降低，不利傳熱效率。積聚在加熱器和管道表面的粘附物，傳熱性比金屬差很多，變成隔離層，不單大幅降低傳熱效率，更會(huì)持續(xù)啟動(dòng)加熱，令熱裂變惡化。因此導(dǎo)熱油的純潔度和熱穩(wěn)定性非常重要。