Как работает ТЦУ?

1. Введение

Температура формы меняется во время каждого цикла литья под давлением.

Расплавленный металл передает тепло в матрицу. Затем контуры охлаждения отводят часть этого тепла. Распыление формы, прерывания цикла и заводские условия приводят к дальнейшим изменениям температуры.

Эти изменения влияют на:

• Поток металла

• Заполнение полостей

• Затвердевание

• Качество поверхности

• Размеры отливки

• Время цикла

• Срок службы пресс-формы

Холодная форма может привести к неполному заполнению или появлению видимых следов текучести. Перегретая форма может увеличить время прилипания, пайки и охлаждения. Неравномерность температуры также может вызвать локальную усадку или изменение размеров.

Блок контроля температуры, обычно называемый TCU, управляет этим тепловым балансом.

Он циркулирует воду или термомасло по каналам внутри матрицы. Устройство нагревает или охлаждает жидкость в соответствии с заданным значением.

Пассивное охлаждение не может обеспечить такой же уровень контроля. Он не может предварительно нагревать холодную форму перед производством. Он также плохо реагирует на изменение температурных нагрузок.

Таким образом, TCU делает больше, чем просто охлаждает форму. Он активно регулирует теплообмен на протяжении всего производственного цикла.

В этом руководстве объясняется:

• Принцип работы блока контроля температуры

• Как TCU контролирует температуру пресс-формы

• Как работает цикл нагрева и охлаждения

• Какие компоненты ТЦУ регулируют процесс

• Как работают различные гидравлические контуры

• Почему скорость потока и турбулентность имеют значение

• Как операторы устраняют неполадки нестабильной температуры

Компания Longhua предлагает интегрированные решения в области блоков контроля температуры для производственных линий литья под давлением.

Примечание. TCU регулирует теплообмен по всему контуру пресс-формы, а не только температуру жидкости.

2. Что такое блок контроля температуры?

Блок контроля температуры — это промышленная система управления температурным режимом.

Он добавляет или удаляет тепло из производственного процесса. При литье под давлением он регулирует рабочую температуру форм, стержней и контуров охлаждения.

Устройство обеспечивает циркуляцию теплоносителя между TCU и формой. Обычно используется вода умеренной температуры. Термальное масло поддерживает более высокие рабочие температуры.

Текущий регулятор температуры пресс-формы Longhua имеет опубликованный рабочий диапазон от 50°C до 300°C. Его конфигурация на водной основе охватывает диапазон от 50°C до 120°C. Конфигурация на масляной основе охватывает диапазон от 50°C до 300°C.

2.1 Что контролирует TCU?

TCU в первую очередь контролирует температуру циркулирующей жидкости.

Затем жидкость передает тепло к стали литейной формы или от нее. Этот процесс влияет на температуру полости, температуру сердцевины и условия затвердевания.

Операторы могут контролировать:

• Температура питающей жидкости

• Температура возвратной жидкости

• Температура поверхности формы

• Температура полости

• Давление жидкости

• Скорость потока жидкости

На дисплее контроллера обычно отображается температура жидкости. Он может не представлять каждую поверхность формы.

Местные температуры различаются из-за:

• Геометрия литья

• Положение канала охлаждения

• Толщина стенки

• Тепловложение металла

• Распределение спрея

• Конструкция сердцевины и полости

Для ответственных отливок инженеры должны сравнивать измерения жидкости с фактическими температурами формы.

2.2 Блок контроля температуры и насос охлаждающей воды

Насос охлаждающей воды перемещает только жидкость.

Он не измеряет температуру автоматически и не регулирует мощность нагрева и охлаждения.

Блок контроля температуры сочетает в себе:

• Циркуляция жидкости

• Обогрев

• Охлаждение

• Измерение температуры

• Управление с обратной связью

• Защита от давления

• Мониторинг тревог

Эти функции позволяют ему поддерживать контролируемое окно процесса.

2.3 TCU по сравнению с промышленным чиллером

Стандартный промышленный охладитель в основном отводит тепло.

Для производства холодной технической воды используется охлаждение. Эта вода может питать несколько машин или заводских систем.

TCU выполняет другую роль.

Он может нагревать холодную форму во время запуска. Он также может охлаждать циркулирующую жидкость во время производства. Во многих конфигурациях TCU используется вода из чиллера или градирни.

TCU и чиллер могут работать вместе. Они не выполняют одну и ту же функцию.

2.4 Где установлен TCU?

TCU расположен между контурами пресс-формы и системой охлаждения установки.

Шланги соединяют его с внутренними каналами в неподвижной и подвижной половинах матрицы. Отдельные контуры могут контролировать сердечники, полости или локальные горячие зоны.

Компания Longhua предлагает регуляторы температуры пресс-форм в одноконтурной и двухконтурной конфигурациях. Его текущий контроллер также поддерживает от одной до шести независимо контролируемых температурных зон.

TCU может быть интегрирован с машинами для литья под давлением с холодной камерой , системами автоматизации и централизованными средствами управления производством.

Совет: Определите контуры пресс-формы перед выбором конфигурации TCU.

3. Как работает TCU?

Принцип работы блока контроля температуры сочетает в себе циркуляцию жидкости, измерение температуры и автоматическое управление с обратной связью.

Рабочий цикл содержит семь основных стадий.

3.1 Циркуляция жидкости запускает процесс

Насос перекачивает воду или термомасло из TCU.

Жидкость проходит по подающему шлангу и попадает в каналы формы. Он поглощает или выделяет тепло при прохождении через матрицу.

Затем жидкость возвращается в TCU.

Непрерывная циркуляция тепловой жидкости обеспечивает подключение формы к системе нагрева и охлаждения.

Ограниченный поток снижает эффективность контроля температуры. Заблокированные каналы, маленькие шланги, засоренные фильтры и закрытые клапаны могут ослабить теплопередачу.

3.2 Датчики температуры измеряют процесс

Датчики температуры контролируют циркулирующую жидкость.

В большинстве систем используются датчики температуры сопротивления или термопары. Они отправляют показания температуры на контроллер.

Размещение датчика влияет на точность управления.

Датчик подачи измеряет жидкость, попадающую в форму. Датчик возврата измеряет жидкость, покидающую форму. Разница температур указывает на количество тепла, передаваемого при циркуляции.

Датчик поверхности формы предоставляет отдельную информацию. Он может определять локальные горячие или холодные зоны.

Поврежденные или неправильно расположенные датчики температуры могут привести к нестабильному управлению.

3.3 ПИД-регулятор сравнивает температуру

Оператор вводит целевую температуру, называемую заданным значением.

ПИД-регулятор сравнивает это заданное значение с измеренной температурой. Затем он рассчитывает требуемую реакцию нагрева или охлаждения.

ПИД представляет собой три управляющих действия:

• Пропорциональное управление реагирует на текущую ошибку температуры.

• Встроенный контроль корректирует длительное температурное отклонение.

• Производное управление реагирует на быстрые изменения температуры.

ПИД-регулятор температуры в TCU снижает повторяющиеся выбросы и недорегулирования.

На странице продукта Longhua указано интеллектуальное ПИД-регулирование и точность температуры ±0,1°C. Это спецификация контроллера. Это не означает, что каждая поверхность формы остается в пределах ±0,1°C.

3.4 Нагреватель повышает температуру жидкости

Нагреватель активируется, когда измеренная температура падает ниже заданного значения.

Электрические нагревательные элементы передают энергию жидкости. Затем циркуляционный насос переносит эту энергию в форму.

Нагрев особенно важен во время запуска.

Холодная матрица может испытать сильный термический удар после получения расплавленного металла. Постепенный предварительный нагрев уменьшает эту разницу температур.

Отопление также может работать во время:

• Низкие темпы производства

• Длинные перерывы в цикле

• Холодные заводские условия

• Небольшой вес дроби

• Первоначальная стабилизация процесса

Система нагрева должна соответствовать весу и тепловой массе формы.

3.5 Система охлаждения отводит лишнее тепло

Каждый выстрел отливки увеличивает температуру формы.

Когда жидкость превышает заданное значение, контроллер запускает процесс охлаждения. Способ охлаждения зависит от схемы TCU.

Система прямого впрыска добавляет в технологический контур более холодную воду. Замкнутая система передает тепло через теплообменник.

Охлаждающий клапан регулирует расход технической воды. Модулирующие клапаны обеспечивают более плавное управление, чем базовые двухпозиционные клапаны.

Стандартному TCU обычно требуется внешний источник отвода тепла. Это может быть чиллер, градирня или центральная система водяного охлаждения.

3.6 Возврат жидкости на восстановление

Теплая жидкость возвращается из формы.

Блок контроля температуры снова измеряет свою температуру. Затем он нагревает, охлаждает или рециркулирует жидкость без регулировки.

Подготовленная жидкость возвращается в форму.

Этот процесс создает непрерывную систему контроля температуры с замкнутым контуром:

1. Насос обеспечивает циркуляцию жидкости.

2. Датчики измеряют его температуру.

3. Контроллер сравнивает его с заданным значением.

4. TCU активирует нагрев или охлаждение.

5. Жидкость возвращается в форму.

6. Цикл постоянно повторяется.

3.7 TCU балансирует повторные забросы

Каждый выстрел отливки меняет тепловую нагрузку формы.

Большие отливки передают больше тепла, чем маленькие. Более быстрые циклы оставляют меньше времени на восстановление между уколами.

TCU должен реагировать, не вызывая серьезных изменений температуры.

Для стабильной работы достаточно:

• Расход насоса

• Мощность нагрева

• Холодопроизводительность

• Площадь теплообменника

• Объем жидкости

• Скорость реакции управления

Примечание. TCU поддерживает контролируемое тепловое окно, а не одну и ту же температуру по всей форме.

4. Каковы основные компоненты TCU?

Внутри блока контроля температуры несколько компонентов работают вместе.

4.1 Циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает поток и давление жидкости.

Он должен преодолеть сопротивление со стороны:

• Шланги

• Клапаны

• Муфты

• Фильтры

• Каналы пресс-формы

• Теплообменники

Слабый насос может создать недостаточный поток. Насос слишком большой мощности может привести к увеличению давления, энергопотребления и износу уплотнений.

При выборе насоса следует учитывать:

• Требуемый расход

• Потеря давления в контуре

• Вязкость жидкости

• Рабочая температура

• Диаметр шланга

• Схема канала

Центробежные насосы широко распространены в системах на водной основе. В специализированных системах могут использоваться другие типы насосов.

4.2 Нагреватель и система охлаждения

Нагреватель повышает температуру технологической жидкости.

Система охлаждения отводит избыточное тепло. Он может использовать прямой впрыск воды или теплообменник.

Насос TCU и теплообменник функционируют как один тепловой контур. Насос транспортирует жидкость, а теплообменник передает энергию.

Мощность нагрева и охлаждения должна соответствовать фактической технологической нагрузке.

Нагреватель недостаточного размера приводит к медленному запуску. Недостаточное охлаждение приводит к постепенному повышению температуры во время производства.

4.3 Датчики температуры и ПИД-регулятор

Датчики температуры обеспечивают обратную связь, необходимую для автоматического управления.

ПИД-регулятор использует эту обратную связь для регулирования нагревателей, клапанов и мощности охлаждения.

Современные системы также могут обеспечивать:

• Управление сенсорным экраном

• Записи тревог

• Регистрация данных

• Удаленный мониторинг

• Интерфейсы связи

• Отображение тенденций процесса

Текущий контроллер температуры пресс-формы Longhua включает в себя управление с помощью сенсорного экрана, мониторинг неисправностей и функции удаленной передачи данных.

Датчики следует регулярно проверять и калибровать. Неправильные показания могут привести к нестабильным циклам нагрева и охлаждения.

4.4 Резервуар, расширительное пространство и предохранительные устройства

Резервуар для жидкости обеспечивает стабильную подачу.

Системы термомасляного топлива также нуждаются в пространстве для расширения. Масло увеличивается в объеме по мере повышения его температуры.

Общие устройства безопасности включают в себя:

• Защита от сброса давления

• Сигнализация низкого уровня жидкости

• Сигнализация перегрева

• Защита насоса от перегрузки

• Мониторинг утечек

• Аварийное отключение

Совет: прежде чем сравнивать цены на оборудование, сравните функции защиты и мониторинга.

5. Как работают разные схемы TCU?

Конструкция схемы определяет способ охлаждения технологической жидкости.

5.1 Схема TCU с непосредственным впрыском топлива

Система прямого впрыска использует техническую воду внутри технологического контура.

Более холодная вода поступает, когда температура процесса становится слишком высокой. Избыток теплой воды уходит через слив или обратную линию.

К его преимуществам относятся:

• Простая конструкция

• Быстрая реакция охлаждения

• Более низкая первоначальная стоимость

• Меньше ступеней теплопередачи

Однако качество технической воды напрямую влияет на контур плесени.

В каналы могут попасть накипь, коррозия и загрязнения.

5.2 TCU замкнутого контура

TCU замкнутого цикла удерживает технологическую жидкость внутри герметичного контура.

Теплообменник отводит тепло без смешивания технической воды с технологической жидкостью.

Эта конструкция обеспечивает:

• Более чистая технологическая жидкость

• Меньшая потеря жидкости

• Лучший контроль загрязнения

• Более стабильные условия жидкости

Закрытые контуры подходят для требовательных задач контроля температуры пресс-формы.

5.3 TCU с изолированной цепью

Изолированная система полностью отделяет технологическую жидкость от охлаждающей технической воды.

Технологическая жидкость проходит через одну сторону теплообменника. Охлаждающая вода проходит через другую сторону.

Две жидкости не смешиваются во время нормальной работы.

Данная система необходима при использовании:

• Термальное масло

• Гликолевые смеси

• Специализированные технологические жидкости

• Очистка контуров жидкости

5.4 Выбор правильной схемы

Выбор зависит от:

• Целевая температура

• Технологическая жидкость

• Качество воды

• Холодопроизводительность

• Рабочее давление

• Ресурсы для обслуживания

• Чувствительность к загрязнению

6. Почему важны скорость потока и турбулентность?

Сама по себе температура не может служить подтверждением хороших показателей теплопередачи.

Жидкость также должна перемещаться по каналам формы с подходящей скоростью.

6.1 Ламинарный поток и турбулентный поток

Ламинарный поток движется плавными слоями.

Жидкость, ближайшая к стенке канала, передает тепло. Внутренние слои остаются частично изолированными.

Это условие ограничивает эффективность теплопередачи.

Турбулентный поток создает неравномерное перемешивание и движение жидкости. Больше жидкости достигает поверхности канала.

Это улучшает:

• Теплопередача

• Равномерность температуры

• Реакция охлаждения

• Стабильность зоны пресс-формы

Справочный материал определяет турбулентный поток как важное требование для эффективного контроля температуры пресс-формы.

6.2 Число Рейнольдса в системах TCU

Число Рейнольдса помогает классифицировать поток жидкости.

Это зависит от:

• Скорость жидкости

• Внутренний диаметр канала

• Плотность жидкости

• Вязкость жидкости

Значения выше примерно 4000 обычно указывают на турбулентный поток. Точный переход зависит от геометрии канала и свойств жидкости.

6.3 Как скорость потока влияет на температуру пресс-формы

Недостаточный поток может создать локальные горячие точки.

Чрезмерное давление в системе может привести к повреждению шлангов, уплотнений или соединений. Узкие каналы и длинные шланги также увеличивают потерю давления.

Операторы должны контролировать:

• Температура подачи

• Температура возврата

• Скорость потока

• Давление питания

• Обратное давление

• Различия между зонами формы

Большая разница температур подачи и обратки может указывать на высокую тепловую нагрузку. Это также может выявить недостаточный поток.

Совет: Проверьте поток жидкости перед понижением заданного значения температуры.

7. Как работают TCU на водной и масляной основе?

Водяные и масляные системы используют один и тот же принцип управления с обратной связью.

Однако их температурные диапазоны и потребности в обслуживании различаются.

7.1 Устройства контроля температуры на водной основе

Вода обеспечивает высокую эффективность теплопередачи.

Он быстро реагирует на нагрев и охлаждение. Он также имеет относительно низкие эксплуатационные расходы.

Longhua указывает рабочий диапазон от 50°C до 120°C для своего регулятора температуры пресс-формы на водной основе.

Операторы должны управлять:

• Образование накипи

• Коррозия

• Качество воды

• Давление в системе

• Состояние уплотнения

• Риск замерзания

Системы подачи воды под давлением могут работать при температуре кипения, превышающей нормальную атмосферную температуру. Каждый компонент должен поддерживать необходимое давление.

7.2 Блоки контроля температуры термомасла

Термальное масло поддерживает более высокие температуры процесса.

Longhua указывает рабочий диапазон от 50°C до 300°C для своего масляного контроллера.

Масляные системы требуют:

• Одобренное масло-теплоноситель

• Управление расширением

• Предотвращение утечек

• Мониторинг температуры

• Обслуживание фильтра

• Проверка состояния масла

Термомасло может окисляться или разрушаться при повышенных температурах. Он всегда должен соответствовать спецификациям производителя TCU.

7.3 Выбор воды и масла

Выбор жидкости должен соответствовать требуемой температуре, конструкции пресс-формы и техническим характеристикам системы.

8. Как TCU улучшает производительность литья под давлением?

8.1 Более равномерное заполнение формы

Стабильная температура формы обеспечивает предсказуемую текучесть металла.

Холодные полости могут вызвать преждевременное затвердевание. Чрезмерное тепло может привести к усилению прилипания или пайки.

Сбалансированная матрица обеспечивает более равномерное заполнение полости.

8.2 Контролируемое затвердевание и размеры

Скорость охлаждения влияет на затвердевание и усадку.

Неравномерная температура формы может привести к:

• Warpage

• Местная усадка

• Замедленное охлаждение

• Размерный дрейф

• Неравномерный выброс

Многозонное управление помогает управлять зонами, подвергающимися различным тепловым нагрузкам.

8.3 Стабильное время цикла

Повторяемая температура пресс-формы обеспечивает предсказуемое охлаждение.

Перегретая матрица может потребовать более длительного времени затвердевания. Чрезмерное охлаждение может привести к проблемам с заполнением или повышенному тепловому напряжению.

Стабильная работа TCU повышает стабильность производства.

8.4 Снижение термического напряжения пресс-формы

Постепенный предварительный нагрев снижает шок при запуске.

Стабильная работа также ограничивает повторяющиеся экстремальные температуры. Контролируемое отключение уменьшает внезапные сокращения.

Правильный контроль температуры пресс-формы продлевает срок ее службы. Longhua также рекомендует сбалансированное охлаждение и контроль температуры, чтобы уменьшить деформацию и повреждение пресс-формы.

Узнайте больше о контроле и обслуживании температуры в формах для литья под давлением..

Примечание. TCU снижает риск дефектов, но не может заменить правильный контроль литников, вентиляции, впрыска и качества расплава.

9. Как операторам следует настраивать и устранять неисправности TCU?

9.1 Подтверждение требований к процессу

Перед запуском подтвердите:

• Тип сплава

• Вес пресс-формы

• Литой вес

• Время цикла

• Требуемая температура

• Тип жидкости

• Требуемый поток

• Рабочее давление

• Количество цепей

TCU должен соответствовать как форме, так и питанию.

9.2 Запуск и стабилизация системы

Используйте эту базовую последовательность:

1. Проверьте уровень жидкости.

2. Осмотрите шланги и соединения.

3. Откройте необходимые клапаны.

4. Заполните и удалите воздух из контура.

5. Подтвердите вращение насоса.

6. Начать циркуляцию жидкости.

7. Разогревайте форму постепенно.

8. Дайте системе стабилизироваться.

9. Начать производство с контролируемой скоростью.

Не начинайте полномасштабное производство сразу после запуска.

9.3 Распространенные проблемы TCU

9.4 Последовательность устранения неполадок

Сначала проверьте сигнализацию.

Затем подтвердите:

• Уровень жидкости

• Работа насоса

• Показания датчика

• Температура подачи

• Температура возврата

• Расход и давление

Осмотрите фильтры, шланги, клапаны, каналы формы, нагреватели и теплообменник.

Проверьте подачу охлаждающей воды.

Регулируйте по одной основной переменной за раз. Запишите окончательную коррекцию и утвержденные рабочие настройки.

Совет: Никогда не сбрасывайте повторно сигнал тревоги, не определив его тепловую или механическую причину.

10. Заключение

Как работает блок контроля температуры?

Он циркулирует воду или термомасло по каналам формы. Датчики температуры измеряют технологическую жидкость. ПИД-регулятор сравнивает показания с заданным значением.

Затем система активирует нагрев или охлаждение.

Полный рабочий цикл составляет:

1. Прокачайте жидкость через форму.

2. Измерьте температуру процесса.

3. Сравните его с заданным значением.

4. Включите обогрев или охлаждение.

5. Верните и восстановите жидкость.

6. Повторяйте цикл непрерывно.

Эффективная работа TCU зависит от:

• Правильная мощность нагрева

• Достаточная охлаждающая способность

• Подходящий расход насоса

• Точные датчики температуры

• Стабильный ПИД-регулятор

• Правильный выбор жидкости

• Очистите каналы плесени

• Правильный расчет схемы

Компания Longhua предлагает контроллеры температуры пресс-форм в рабочем диапазоне от 50°C до 300°C. Доступные варианты включают одноконтурную и двухконтурную конфигурации. Система также может поддерживать от одной до шести температурных зон.

TCU делает больше, чем просто нагревает или охлаждает жидкость.

Он управляет передачей тепла на протяжении всего цикла литья под давлением. Правильный контроль обеспечивает стабильное заполнение, контролируемое затвердевание, повторяемость размеров, эффективное производство и снижение напряжения в пресс-форме.

Для проектов, включающих всю машину, пресс-форму и систему терморегулирования, изучите индивидуальные решения Longhua для литья под давлением и производственные линии..

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Каков принцип работы блока контроля температуры?

Ответ: Блок контроля температуры обеспечивает циркуляцию жидкости через форму, измеряет ее температуру и использует ПИД-регулятор для активации нагрева или охлаждения. Этот непрерывный контур обратной связи поддерживает выбранную температуру процесса во время производства.

Вопрос: Как блок контроля температуры контролирует температуру пресс-формы?

A: Блок контроля температуры регулирует температуру подаваемой жидкости, поступающей в форму. Он также контролирует состояние возвратной жидкости. Затем тепло передается между циркулирующей жидкостью, сталью формы и расплавленным металлом во время каждого цикла литья.

Вопрос: Зачем использовать блок контроля температуры при литье под давлением?

Ответ: Блок контроля температуры повышает температурную стабильность формы. Он обеспечивает равномерную текучесть металла, контролируемое затвердевание, повторяемость размеров, стабильное время цикла и снижение термического напряжения в пресс-форме.

Вопрос: Что влияет на стоимость блока контроля температуры?

О: Стоимость установки контроля температуры зависит от мощности нагрева, мощности охлаждения, производительности насоса, диапазона температур, типа жидкости, конструкции схемы, количества зон, функций безопасности и функций управления. Установка, обслуживание и потребление энергии также влияют на общую стоимость владения.

Вопрос: Чем регулирование температуры с обратной связью отличается от охлаждения?

О: TCU с замкнутым контуром может добавлять или отводить тепло для поддержания заданного значения процесса. Стандартный промышленный охладитель в первую очередь обеспечивает холодопроизводительность. TCU активно управляет контуром формы, а охладитель служит источником отвода тепла.

Вопрос: Почему температура TCU колеблется?

Ответ: Общие причины включают недостаточный поток, захваченный воздух, неисправные датчики температуры, неподходящие настройки ПИД, заблокированные каналы формы или нестабильную техническую воду. Операторы должны проверить всю цепь перед изменением заданного значения температуры.

Компания Longhua предлагает регуляторы температуры пресс-форм в диапазоне от 50°C до 300°C. Покупатели должны подтвердить целевую температуру, теплоноситель, схему схемы, мощность нагрева и охлаждения, а также необходимое количество зон, прежде чем выбирать нестабильность TCU.e.