在考慮對(duì)模具進(jìn)行熱平衡時(shí),先要確定這個(gè)平衡點(diǎn)的溫度是多少才是合理,由于模具各個(gè)部位存在溫度梯度,而且在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)溫度也是變化的,為了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方便,可以把取出鑄件時(shí)型腔附近的模具表面溫度來(lái)作為平衡點(diǎn)的溫度(以幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)的平均溫度),考慮到鑄件壁厚的差別,這個(gè)平衡點(diǎn)應(yīng)該控制在合金澆注溫度的40%—50%的范圍內(nèi)。
這里有個(gè)矛盾,因薄壁鑄件需要模具溫度較高些,而鑄件由于薄壁金屬液具有的熱量很少,難以保持較高的模溫,相反厚壁鑄件希望模溫低,由于鑄件壁厚熱量大而難以保持較低的模溫,這就需要在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)根據(jù)鑄件的形狀,各部位的要求和生產(chǎn)周期來(lái)綜合考慮。
由此我們可以根據(jù)需要的水道的總面積求出保持熱平衡時(shí)冷卻水管的數(shù)量,長(zhǎng)度和直徑。但是這種計(jì)算是很繁瑣的,在當(dāng)前使用的各種CAE軟件中,都已經(jīng)能很好的對(duì)模具的熱平衡模擬和計(jì)算,能夠幫助設(shè)計(jì)者準(zhǔn)確的確定冷卻水管的位置和數(shù)量,這已經(jīng)成為今后模具設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。但要想使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬,則必需先對(duì)鑄件和模具建立數(shù)學(xué)模型才能進(jìn)行。
根據(jù)粗略的計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)對(duì)冷卻水管的設(shè)置也能滿足一般模具的要求,可按下面的方法進(jìn)行:對(duì)于一次澆注合金總量(含澆排系統(tǒng),下同)在150克以下時(shí),可只對(duì)澆口和分流錐進(jìn)行冷卻;一次繞注合金總量在150克—250克時(shí),除了澆口套和分流錐進(jìn)行冷卻外應(yīng)在動(dòng)定模的澆口附近各設(shè)置一個(gè)1/4”的冷卻道或2個(gè)點(diǎn)冷卻;一次澆注合金總量在250克—500克時(shí),應(yīng)在動(dòng)定模產(chǎn)品靠近內(nèi)澆口附近再增加一個(gè)1/4”的冷卻道或2—3個(gè)點(diǎn)冷卻;大于500克時(shí),再相應(yīng)增加冷卻水道或改變冷卻水道的形狀,把直道變成“L”形或“U”形,把管徑改為3/8“從而增加冷卻面積。對(duì)于模具上較大的滑塊和大于25mm受熱較大的型芯也應(yīng)設(shè)置直道冷卻或點(diǎn)冷卻。冷卻管離型腔或澆道的距離一般在20-32mm,在分流錐和內(nèi)澆口處熱量集中處可近一點(diǎn),但小也要大于冷卻管的直徑。