压铸脱模剂喷涂时热交换特点的基础研究

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1、—压铸—2005年中国压铸、挤压铸造、半固态加工学术年会专刊压铸脱模剂喷涂时热交换特点的基础研究胡心平，吴炳尧2(1.山东轻工业学院;2.东南大学)一-.，呻曰...目叫口栩‘叫.目叫臼~，种叫.，户，叫，目目.网..~.-..................................................................................................................一..，，.，.~....如.....目目-‘‘.-..--目‘.目.一‘一~‘一一-~.八摘要(针对压铸生产过程中模具表面脱模剂喷涂时的热交换特点

2、以及喷涂时的热物理特性进行了研究，讨论了脱模剂喷涂技术的改进。结果表明，喷涂时的传热特性接近于沸腾换热，模具的表面粗糙程度对于该过程的换热没有影响而对水质的影响很大;新的脱模剂脉冲喷涂技术可以大幅提高模具寿命，同时节省脱模剂用量，提高铸件表面质量，并且不降低压铸生产效率。)关键词沸腾换热;脱模剂;脉冲喷涂;压铸中图分类号TG249.2文献标志码A在压力铸造的发展过程中，压铸科研工作者基于对用了纯水、净水和自来水来喷涂温度可以精确控制的高模具寿命方面的考虑，都没有将压铸模具表面喷涂水基温金属表面(温度控制范围在100一650℃)。在金属表脱模剂推荐为模具冷却的措施，但是在实际生产过程中面分别为光

3、滑和粗糙时，得到的试验结果分别见图1和它一直是作为模具冷却的重要手段。虽然有的公司推图2[1l。图中的4为换热时的热流密度，AT为金属面荐采用模具温度控制装置，但由于实际应用中存在的一温度与喷涂前水温的差值，w,v,d为喷涂器的喷射条些问题，大多数的压铸模具仍然只是开设冷却水道来进件，它们分别为水的质量流速，传热面上喷雾流冲击金行冷却。对于压铸模具表面的脱模剂喷涂技术研究，也属面的速度，喷射后水滴的粒径。往往只是着重于脱模剂的组分对于铸件脱模性能的影a.:.⋯.勺户响，而对喷涂时模具的温度场以及热应力、温度梯度的、alo4o。:··⋯_。200o’夕.丫.研究不多。压铸模具温度场的研究，虽然一

4、直是研究中﹄卜口山叶lxX。10Oes件忿。纯水洲，的热点问题，而且也有研究者推出了各种分析软件，但。︶孟6。纯水.自来水侧4.净水0a0o00侧.自来水。0。000.0由于压铸过程的复杂性，分析研究结果指导实际的压铸邵栩璐编2生产仍然存在着一定的差距。喷涂水基脱模剂时，压缩素燕111，1空气夹带着脱模剂涂敷模具表面的同时，高温的模具表1020406010020040060060100200400600面也对脱模剂进行加热，甚至使得水分在尚未接触模具ur-0.28kg/(m2.s)AT/℃w=0.28kg/(m2·s)△T/℃u=4.33m/sd=117umu=4.33m/sd=117um

5、表面时就已经气化，而且随着与模具表面接触时间的不图1水质对喷雾冷却图2水质对喷雾冷却同，水基脱模剂被加热的温度不一样，模具被水基脱模特性的影响(光滑面)特性的影响(粗糙面)剂冷却的冷却程度也不一样。这个过程的换热特点，类水质的影响可以从沸腾换热机理出发探讨。在核似于传热学中的沸腾换热，既有核沸腾，又有膜态沸腾。沸腾区域内换热机理是固液直接接触导热产生的液滴因此，对于模具表面温度场仍然不可能进行精确的描或液膜蒸发，因而水质对蒸发换热不会产生影响。在高述。当然，对此进行一些定性的分析，特别是有关传热温的膜沸腾区域，当传热面温度超过Leidenfrost温度学方面的基础分析和研究，有助于研究模具在喷

6、涂脱模(液滴沸腾曲线中最小热通量所对应的壁温)后固液完剂阶段的换热特点，为开发新的喷涂技术提供一些思全不能直接接触，固液间形成蒸汽膜，换热系数较核沸路。腾时大为降低。纯水冷却表现出了这种特征，在所对应的壁面过热度约130一150℃时，换热系数最低。1水质对沸腾换热的影响在使用自来水时，水滴中含有大量杂质，随着液滴喷涂时，水基脱模剂对模具表面进行强烈的换热。的不断蒸发，这些杂质在传热面上形成一层很薄的导热由于影响沸腾换热的因素多，相互关系复杂，换热强度系数极低的污垢层。在传热面壁温很高时污垢层表面在工程中实际应用中的各类试验结果无论是定性还是温度实际并不很高，因此液滴仍能接触传热面(准确地定量都

7、存在着较大差异。其中，所喷涂的冷却水水质是讲是污垢表面)产生核沸腾状态下的液膜蒸发。液滴基产生这些差异的主要原因。本被蒸发，因此沸腾曲线表现为一水平直线而和壁温无在研究水质对高温金属壁面的沸腾换热影响时，采关。此时图1中横坐标的过热度只是金属面的过热度收稿日期二2005一03一19第一作者简介:胡心平，男，1969年出生，博士，副教授，山东省济南市二环东路999号，山东(250100)，电话:05