Principio del equilibrio térmico del molde y factores que influyen en la producción en serie mediante fundición por contrapresión (CPC)
Un equilibrio térmico estable del molde garantiza una calidad constante de las piezas fundidas en la producción en serie. El aporte de calor del aluminio fundido, el calor extraído por el circuito de refrigeración, la refrigeración por pulverización y la disipación del calor ambiental establecen conjuntamente un campo térmico estable para la fundición por presión baja (LPDC), la fundición por gravedad y la fundición por contrapresión (CPC).
Definición del equilibrio térmico del molde: el flujo de calor entrante es igual al flujo de calor saliente en cada ciclo de fundición. Antes de alcanzar el equilibrio térmico, la temperatura del molde varía de un ciclo a otro; las primeras piezas fundidas presentan una tasa de defectos inestable y desviaciones dimensionales en las pruebas iniciales de moldes para piezas estructurales de vehículos eléctricos.
Variables de aporte de calor: temperatura de colada, ritmo de producción de piezas por hora y distribución del espesor de las paredes de la pieza fundida. Una mayor frecuencia de ciclos acumula un aporte neto de calor; un tiempo de ciclo corto eleva el nivel general de temperatura del molde en el caso del molde de fundición por contrapresión (CPC).
La capacidad de disipación de calor del circuito de refrigeración interno depende del caudal del refrigerante, la temperatura de entrada y la distancia entre el canal y la cavidad. Un caudal insuficiente de refrigerante reduce la capacidad de disipación de calor; el molde alcanza temperaturas más elevadas en la producción en serie con moldes de fundición por gravedad.
La refrigeración externa por pulverización se encarga del ajuste de la temperatura entre ciclos. La duración de la pulverización, la presión de pulverización y la cobertura de la pistola de pulverización controlan la disipación de calor en la superficie; un desequilibrio en la pulverización crea un campo térmico asimétrico entre los insertos izquierdo y derecho en la producción de llantas de aluminio con moldes de fundición LPDC.
Pérdida de calor al entorno: radiación y convección hacia la atmósfera circundante. En el caso de moldes pesados de gran tamaño, la proporción de disipación al entorno disminuye; el rendimiento de la refrigeración depende en mayor medida del circuito interno de agua para los moldes de fundición de aluminio.
Característica del recuento de coladas en el equilibrio térmico: para un molde típico de piezas estructurales de vehículos eléctricos, se requieren entre 18 y 28 coladas continuas para alcanzar un equilibrio térmico estable. Las muestras de coladas de precalentamiento no pueden representar el nivel de calidad de la producción en serie para las pruebas piloto de moldes de fundición por contrapresión (CPC).
Error de funcionamiento habitual: iniciar el muestreo formal de calidad antes de alcanzar el equilibrio térmico. La aceptación basada en las primeras coladas de precalentamiento conduce a una deriva posterior de la calidad en la producción en serie y al riesgo de rechazo de lotes en proyectos de moldes de fundición por gravedad.
Situaciones que alteran el equilibrio térmico: parada prolongada de la producción, obstrucción en el interior del canal de refrigeración, obstrucción parcial de la pistola pulverizadora, cambio en el ritmo de colada. Cualquiera de las perturbaciones anteriores altera el campo térmico estable original y modifica la tendencia a la aparición de defectos en los moldes de fundición LPDC.
Sugerencia de supervisión: instalar termopares multipunto integrados en el cuerpo del inserto. Realizar un seguimiento de la tendencia de la temperatura en cada colada; una fluctuación estable de la lectura de temperatura dentro de un margen de ±8 ℃ indica que se ha alcanzado el equilibrio térmico para el molde de piezas estructurales de vehículos eléctricos.
Solución de problemas cuando el equilibrio térmico no se estabiliza: comprobar el caudal del refrigerante, inspeccionar la pistola pulverizadora en busca de obstrucciones parciales, verificar el tiempo real del ciclo de producción; evitar modificar a ciegas la curva de presión del CPC sin tener en cuenta la desviación del campo térmico en los moldes de fundición de aluminio.
Nota sobre las especificaciones para la entrega transfronteriza de moldes: la prueba de aceptación previa a la entrega debe definir claramente las condiciones de equilibrio térmico. Las muestras de aceptación válidas solo se recogerán una vez que se haya estabilizado la lectura de los termopares, en lugar de realizar inyecciones de calentamiento tempranas para la evaluación de la calidad.
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Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la definición física fundamental del equilibrio térmico del molde en la producción en serie de piezas fundidas?
R: El aporte de calor aportado por el aluminio fundido es igual al flujo total de salida de calor en cada ciclo de producción.
P: ¿Qué factor hará que la temperatura general del molde aumente durante la fundición en serie?
R: Un mayor ritmo de coladas por hora aumenta el aporte acumulado de calor al conjunto del molde.
P: ¿Cuántas coladas continuas se necesitan normalmente, aproximadamente, para alcanzar el equilibrio térmico?
R: Un molde típico requiere entre 18 y 28 coladas para alcanzar una condición de equilibrio térmico estable.
P: ¿Qué rango de fluctuación del termopar indica un estado de equilibrio térmico estable?
R: La fluctuación del termopar integrado en el inserto se estabiliza en un rango de ±8 ℃.
P: ¿Por qué no deben utilizarse las inyecciones de precalentamiento para el muestreo de aceptación del molde?
R: El campo térmico está en constante cambio; la calidad de las primeras inyecciones no puede representar el rendimiento en estado estacionario de la producción en serie.
P: ¿Qué incidentes pueden alterar el equilibrio térmico del molde ya establecido durante la producción?
R: La parada de la producción, la obstrucción de los canales de refrigeración, la obstrucción de la pistola de pulverización y el cambio en el ritmo de producción.
P: ¿Cuáles son las tres principales vías de salida de calor para el cálculo del equilibrio térmico de un molde de fundición?
R: El circuito de refrigeración interno, la refrigeración externa por pulverización y la pérdida de calor ambiental por radiación y convección.
