在考慮對模具進行熱平衡時,先要確定這個平衡點的溫度是多少才是合理,由于模具各個部位存在溫度梯度,而且在一個循環(huán)周期內(nèi)溫度也是變化的,為了現(xiàn)場測量的方便,可以把取出鑄件時型腔附近的模具表面溫度來作為平衡點的溫度(以幾個測量點的平均溫度),考慮到鑄件壁厚的差別,這個平衡點應(yīng)該控制在合金澆注溫度的40%—50%的范圍內(nèi)。
這里有個矛盾,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)計冷卻系統(tǒng)時根據(jù)鑄件的形狀,各部位的要求和生產(chǎn)周期來綜合考慮。
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冷卻水管的數(shù)量,長度和直徑。但是這種計算是很繁瑣的,在當(dāng)前使用的各種CAE軟件中,都已經(jīng)能很好的對模具的熱平衡模擬和計算,能夠幫助設(shè)計者準(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)計的發(fā)展方向。但要想使用計算機進行模擬,則必需先對鑄件和模具建立數(shù)學(xué)模型才能進行。
根據(jù)粗略的計算和經(jīng)驗對冷卻水管的設(shè)置也能滿足一般模具的要求,可按下面的方法進行:對于一次澆注合金總量(含澆排系統(tǒng),下同)在150克以下時,可只對澆口和分流錐進行冷卻;一次繞注合金總量在150克—250克時,除了澆口套和分流錐進行冷卻外應(yīng)在動定模的澆口附近各設(shè)置一個1/4”的冷卻道或2個點冷卻;一次澆注合金總量在250克—500克時,應(yīng)在動定模產(chǎn)品靠近內(nèi)澆口附近再增加一個1/4”的冷卻道或2—3個點冷卻;大于500克時,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,但小也要大于冷卻管的直徑。