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模溫機選購方法
發表日期:2011-11-17

簡單直接選購法
    以下是簡單的選購辦法,只作為指引,以下詳細介紹實際計算方法。
1. 按下式計算壓鑄模具加熱需要的功率: 
L1 = (Q1*X1) / (t*3600) watt 
   = (M*c*DnV1*X1) / (t*3600) watt 
L1 = 壓鑄模半邊必須的加熱功率,包括鑲塊或模具的其他零件 w (watt) 
Q1 = 升高待加熱材料的溫度所必需的熱量 J (Joule) 
M = 待加熱部份重量 = 待加熱體質量 (kg) 
c = 比熱 模具鋼,約 500J / kgK (kg) 
DnV1 = 開始加熱和終止加熱 (工作溫度) 間的溫差 。 
t = 加熱時間 (hr) 
X1 = 安全系數,熱幅射,熱傳遞到?、壓鑄機上的熱損耗 
(隨著模具尺寸增大而升高) 1.2-2  
例如:模具                   重量    600Kg 
 加熱時間表                     2小時 
      加熱到220oC(VF)(室內溫度VA為20oC) 
      DnV1=VF-VA=220-20=200oC 
      L1=(600 X 500 X 200 X 1.5)/2 X 3600=12.5KW 

2.在生產中,溫度控制器冷卻的功率可按下式計算: 
A2 = (M*fq*X2)/3600 kW (1kW = 860kcal) 
A2 = 由金屬熔液帶來的熱,即必須通過冷卻導出的熱 kW 
M = G*S = 重量 (1 小時的重量) kg/h 
G = 鑄件重量 (超過 1.5kg 的鑄件,不包括淺道一般用水冷卻) kg 
S = 每小時鑄件數 n 
fq = 熱系數 (見表 2) 
X2 = 修正系數,模具大時為 1;模具小時為 1.5        
例如:鑄件重量                              2.5Kg 
      鑄件數                                60/h 
      材料                                  鋁(fq=798) 
      X2                                    1.1 
      A2=(2.5x60x798x1.1)/3600=36.6KW 
  假定模具的兩邊面積相等,則兩個裝置的功率為36.6/2=18.3KW   
3. 泵所需流量取決于通道的橫截面積 (盡量使選定的通道 ?適合于所有模具) 這里使用經實際驗證的熱載體流速 2~ 3 m/s 為基礎,以下數據可為標準值: 
通道直徑mm         泵 V L/ mm 
80 - 11         10 - 14 以齒輪泵為主 
12 - 14            - 19 以齒輪泵為主 
14 - 16            - 25 側通道特制離心泵 
16 - 18            - 32 側通道特制離心泵 
除「流速」外,還必須檢驗選定的泵輸送量是否能運送所需的能量。這可按下式進行: 
V = 60 *(L/c*DnV*p) 
V = 輸送量 L/min 
L = 工作過程的規定功率 (L1 或者 L2 中取較大值)  
W (Watt) 
DnV3 = 模具工作溫度和載熱體原始溫度間的最大允許溫差 (約 40-100)oC(k) 
p = 載熱體的密度 (見表 2) kg/dm3 
c = 比熱 (見表 2) J/kgK  
例如:根據例3,18.3KW 即 18300W 
      若DnV3取40oC(例如:模具表面溫度為240oC,油溫為200oC,則 
      V=60*(18300/(2500*40*0.75))= 14.4L/min 

4. 必須進一步驗算通道表面積 
    確定模具內部必需的加熱通道的結構和尺寸是模具設計師的任務。通常載熱體把熱能傳給模具或者將熱量從模具帶走,兩者情況都一樣,都決定于熱傳導系數 a,以 W/cm2 K 表示。 
熱傳導系數 a 主要受下列因素影響:  
    載熱體的流速  
     模具與載熱體間的溫差  
     系統均勻工作溫度 (初始溫度) 
最重要的是把接觸面 (通道表面) 設計成能有效傳遞所需的能量。如通道直徑太細或長度不足,會 
出現無法升溫的情況,由于水冷通道一般較熱油通道直徑小,如不改設計,很多時導致接觸面不足。 
必需的通道表面積計算公式如下: 
A = L/(a*DnV3)cm2 
A = 必要的熱交換表面積 cm2 
L = L1 或者 L2 工作必需的加熱或冷卻功率 (取最大值) Watt 
a = 熱傳導系數 W/cm2 K (a = 0.222 / DnV3 = 40,  
a = 0.21 / DnV3 = 60)  
DnV3 = 載熱體的初始溫度和模具工作溫度的溫差oC(k) 
    為避免溫度波動,溫差應盡可能小,力求達到40oC。如果用鋁,即使 100oC 也能取得良好效果 (例如模具工作溫度 250oC,初始溫度 150oC),要避免 DnV3 超過 100oC,初始溫度低于 150oC,否則,載熱油的效率將變得極不理想。 
例如:按照 3,假定DnV3=40oC    w=3m/s 
      A1=18300/0.222*40=2061cm2 
      或:DnV3=60oC,w=3m/s 
      A2=18300/0.21*60=1452cm2 
        
            w=3m/s=183000cm/min 
      V=14.4L/min=14400cm3/min 
      Aq 橫切面積=V/w=0.8cm2(3.1416*r2) 
                     ->d=10mm 
      通道直徑最小 10mm 
      通道長度:A1/3.1416*d=2061cm2/3.14cm=656cm 

實際運用 
       所有舉例的數值都經實踐和試驗的驗證,它們可能受各種因素的影響,這些計算只能提供一些參考,并不擔保適用于所有條件。有關具體型號設備的進一步說明,卡塞爾有充足資料提供,可致電查詢。

導熱油之選擇和使用須知 
    市面上有頗多可供選擇的導熱油,于選購時必需參考模溫機的最高溫度限制及使用溫度,沸點要高于最高溫度限制,并留意供應商建議的熱油壽命數據。老化的油會造成沉淀,性能降低,其表現于沸點降低及較易燃燒。一般來說 350。 模溫機運用 370。 至 380。 沸點,350。 至 360。 最高的操作溫度之導熱油;320。 模溫機選用 350。 沸點,320。 最高操作溫度的導熱油。另外,要留意最低啟動油溫及最低運行油溫的數據,以配合當地天氣環境。導熱油的質量的特征應包括氧化穩定性、防沈、防泡沬等使用壽命數據。

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