《金属压铸工艺与模具设计》第12章：加热与冷却系统设计

1、（时间：1次课，2学时）n模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未被严格地控制。大多模具温度是影响压铸件质量的一个重要因素，但在生产过程中往往未被严格地控制。大多数形状简单、压铸工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大范围内变数形状简单、压铸工艺性好的压铸件对模具温度控制要求不高，模具温度在较大范围内变动仍能生产出合格的压铸件。而生产某些复杂压铸件时，只有当模具温度控制在某一较窄动仍能生产出合格的压铸件。而生产某些复杂压铸件时，只有当模具温度控制在某一较窄范围内时，才能生产出合格的压铸件，此时，必须严格控制模具温度。范围内时，才能生产出合格的压铸件，此时，必须

2、严格控制模具温度。n在每一个压铸循环中，模具型腔内的温度是变化的。图在每一个压铸循环中，模具型腔内的温度是变化的。图12.1所示为某铝合金在所示为某铝合金在650时压时压铸厚度为铸厚度为4 mm的压铸件，其型腔温度的变化。压射前模具温度为的压铸件，其型腔温度的变化。压射前模具温度为200，循环持续时间，循环持续时间为为24 s。n使模具升温的热源，一是由金属液带入的热量，二是金属液充填型腔所消耗的一部分机械使模具升温的热源，一是由金属液带入的热量，二是金属液充填型腔所消耗的一部分机械能转换成的热能。模具在得到热量的同时也向周围散发热量，如果在单位时间内模具吸收能转换成的热能。模具在得到热量的同

3、时也向周围散发热量，如果在单位时间内模具吸收的热量与散发的热量相等而达到一个平衡状态，则称为模具的热平衡。模具的温度控制就的热量与散发的热量相等而达到一个平衡状态，则称为模具的热平衡。模具的温度控制就是把模具在热平衡时的温度控制在模具的最佳工作温度内。是把模具在热平衡时的温度控制在模具的最佳工作温度内。n模具的温度控制是通过模具的加热和冷却系统来达到的。加热与冷却系统的主要作用是提模具的温度控制是通过模具的加热和冷却系统来达到的。加热与冷却系统的主要作用是提高压铸件的内部质量和表面质量；稳定压铸件的尺寸精度；提高压铸机生产效率；降低模高压铸件的内部质量和表面质量；稳定压铸件的尺寸精度；提高压铸

4、机生产效率；降低模具热交变应力，提高模具使用寿命。具热交变应力，提高模具使用寿命。n12.1 模具的加热模具的加热 n12.2 模具的冷却模具的冷却 n压铸模常用的加热方法有以下几种。压铸模常用的加热方法有以下几种。n1煤气、天然气加热n这种加热方法方便，成本低，但会使模具型腔表面尤其是型腔中较小的凸起部分过热，最这种加热方法方便，成本低，但会使模具型腔表面尤其是型腔中较小的凸起部分过热，最后使型腔软化，从而降低模具寿命，而且加热时间长。后使型腔软化，从而降低模具寿命，而且加热时间长。n2低熔点合金加热n用煤气、天然气和电加热模具是利用外部热源加热模具，这种加热方法是比较合理的。对用煤气、天然

5、气和电加热模具是利用外部热源加热模具，这种加热方法是比较合理的。对于压铸锌合金之类低熔点合金，也可以不用外部热源加热压铸模，而是在冷的压铸模中直于压铸锌合金之类低熔点合金，也可以不用外部热源加热压铸模，而是在冷的压铸模中直接浇入金属液，利用金属液热量加热模具。开始压铸的几个铸件表面质量是很差的，舍弃接浇入金属液，利用金属液热量加热模具。开始压铸的几个铸件表面质量是很差的，舍弃不要。这种预热方法一般对压铸模使用寿命影响不大，但有时也出现铸件会粘附在动、定不要。这种预热方法一般对压铸模使用寿命影响不大，但有时也出现铸件会粘附在动、定模上的现象，如果压铸铝合金等高熔点合金也用这种方法时，就会大大降低

6、模具寿命。模上的现象，如果压铸铝合金等高熔点合金也用这种方法时，就会大大降低模具寿命。n3电加热n电加热器有电阻加热器、电感应加热器和红外线加热器。其中最常采用的是电热管加热，电加热器有电阻加热器、电感应加热器和红外线加热器。其中最常采用的是电热管加热，可以根据需要选用合适的规格。电热管一般布置在动定模套板可以根据需要选用合适的规格。电热管一般布置在动定模套板(也可以通过镶块也可以通过镶块)、支承板、支承板和座板上，按实际需要设置电热管的安装孔，布置时应避免与活动型芯或推杆发生干扰。和座板上，按实际需要设置电热管的安装孔，布置时应避免与活动型芯或推杆发生干扰。电加热清洁方便、操作安全，但成本较

7、高。如果用电加热清洁方便、操作安全，但成本较高。如果用SRM3型电热管时，模具的孔径与电热型电热管时，模具的孔径与电热管外径的配合间隙不应大于管外径的配合间隙不应大于0.8 mm，否则会降低传热效率。在动、定模上可布置供安装，否则会降低传热效率。在动、定模上可布置供安装热电偶的测温孔，以便控制模温。热电偶的测温孔，以便控制模温。n模具的冷却方式主要有风冷和水冷两种。模具的冷却方式主要有风冷和水冷两种。n1风冷的特点n风冷用于散热量要求较小的模具，如压铸低熔点、中小型薄壁铸件的模具。风冷用于散热量要求较小的模具，如压铸低熔点、中小型薄壁铸件的模具。n(1)风力来自鼓风机或压缩空气。风力来自鼓风机

8、或压缩空气。n(2)模具内不设冷却装置，结构简单。模具内不设冷却装置，结构简单。n(3)能将模具涂料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔。能将模具涂料吹匀，并加速驱散涂料所挥发的气体，减少铸件气孔。n(4)冷却速度慢，生产效率低。冷却速度慢，生产效率低。n图图12.2所示为型芯风冷的结构。所示为型芯风冷的结构。 n2水冷的特点n在连续大批量生产大、中型铸件或厚壁铸件时，为保持模具热平衡，多用水冷却模具。在在连续大批量生产大、中型铸件或厚壁铸件时，为保持模具热平衡，多用水冷却模具。在模具内设置冷却水通道，使热量随冷却水流动而迅速排出。水冷的特点为：模具内设置冷却水通道，使热量随冷却水流

9、动而迅速排出。水冷的特点为：n(1)模具内增设冷却水通道，增加了模具的复杂程度。模具内增设冷却水通道，增加了模具的复杂程度。n(2)冷却速度比风冷快，生产效率高，控制方便。冷却速度比风冷快，生产效率高，控制方便。n(3)冷却水温度要控制。冷却水温度要控制。n(4)要防止冷却水通道内沉积沉淀物。要防止冷却水通道内沉积沉淀物。n(5)冷却水通道直径冷却水通道直径推荐为推荐为816 mm，其孔壁距浇口或型腔的壁面一般取，其孔壁距浇口或型腔的壁面一般取1015 mm。n3水冷却装置的设计要点n由由4.3.2一节得知使模具热量平衡的冷却水通道直径与数量的有关计算公式。冷一节得知使模具热量平衡的冷却水通道

10、直径与数量的有关计算公式。冷却水通道设计要点为：却水通道设计要点为：n(1)冷却水通道要求布置在型腔内温度最高，热量比较集中的区域。要使通道冷却水通道要求布置在型腔内温度最高，热量比较集中的区域。要使通道通畅，不出现堵塞现象。通畅，不出现堵塞现象。n(2)模具镶拼结构上有冷却水通道通过时，要求采取密封措施，防止泄漏。可模具镶拼结构上有冷却水通道通过时，要求采取密封措施，防止泄漏。可以用密封垫圈或用铜管、不锈钢管作为冷却通道穿过镶拼结构交界处。以用密封垫圈或用铜管、不锈钢管作为冷却通道穿过镶拼结构交界处。n(3)水管接头尽可能设置在模具的下面或操作者的对面一侧。其外径尺寸应统水管接头尽可能设置在模具的下面或操作者的对面一侧。其外径尺寸应统一，以便接装输水胶管。一，以便接装输水胶管。n4冷却水通道的布置形式n图图12.3、图、图12.4、图、图12.5及图及图12.6是常用的几种型腔、型芯冷却通道布置形式。是常用的几种型腔、型芯冷却通道布置形式。分流锥冷却如图分流锥冷却如图12.7所示。浇口套冷却如图所示。浇口套冷却如图12.8所示。内浇口冷却如图所示。内浇口冷却如图12.9所所示，冷却通道布置在内浇口正下方示，冷却通道布置在内浇口正下