Jet cooling Představení Příklady použití Účinnost oproti jiným technologiím Nový vývoj Zasedání odborné komise lití pod tlakem 30.5.2013 Škoda Auto a.s.
Představení: V průběhu tuhnutí odlitku se tepelná energie přenáší do formy prostřednictvím rozhraní kov forma stejně jako mezi jádry a chladícími kanály. Pro kvalitu odlitku je rozhodující přesnost umístění chlazení a efektivita chlazení. Přesná regulace teploty formy a jejich částí umožňuje optimalizaci výroby k dosažení kvalitního odlitku. Taktéž může napomoci k odstranění některých metalurgických problémů 2
Představení : Přechod tepla na rozhraní tavenina forma v průběhu tuhnutí je přímo ovlivněn několika parametry. Tyto parametry určují životnost formy a jejich částí, kvalitu odlitku, stejně jako produktivitu a reprodukovatelnost celého procesu. Jet Cooling je nejúčinnější řešení pro chlazení jader o malých průměrech, čímž kontrolujeme jak kvalitu materiálu tak odstraňujeme problémy s porezitou a staženinami. Hlavním cílem Jet Cooling je řídit a ovládat přestup tepla v nejmenších částech formy v průběhu tuhnutí odlitku. 3
4 Souhrnný popis
Zařízení Jet Cooling HDK4: Systém HDK 4-20 : Tlak: 20 bar Průtok: 20 l/min Chladící okruhy: 4 Zásobník chladící vody: 60l Max. počet jet coolerů : 20 Výhody: uzavřený chladící okruh kontrola těsnosti a prasknutí jádra 5
Zařízení Jet Cooling HDK4: Rozdělovač zpět vzduch voda 6 Elektrické propojení
7 General connexion description
Popis cyklu chlazení: Před začátkem lití je Jet cooler prázdný Začátek lití Fáze chlazení: Tlak 15/20 bar 20 sekund Začátek lití + 3 sekundy Stlačený vzduch k vytlačení vody Začátek lití + 23 sekund Kontrola těsnosti jadýrka Začátek lití + 43 sekund 8
Charakteristika jadýrka: Rozsah: - Průměr jadýrka: minimální vnější průměr 4mm - Chlazení vrtaných otvorů od 2mm. - Maximální délka vrtání: 200mm (pro průměr vrtání 2mm) 9
Cíle Jet Cooling: Výhody: Snížení množství staženin: S Jet cooling po 5000 cyklech Bez Jet cooling po 50 cyklech Použití Jet cooling v tomto případě umožňuje udržení nízké teploty jádra. Odpadá tak přehřívání jadýrka. Životnost jadýrka byla v tomto případě zvýšena pětinásobně. 10
Cíle Jet Cooling: Zlepšení vnitřní kvality odlitku: snížení porezity a staženin. S Jet Cooling Bez porezity Bez Jet Cooling Porezita, vzdálená od jadýrka Jet Cooling Porezita, v blízkosti k jadýrku Jet Cooling 11
Cíle Jet Cooling: Bez Jet cooling Společně s Jet cooling 12
Cíle Jet Cooling: Zvýšení životnosti jadýrka: Průměrné zvýšení životnosti jadýrka: 3x až 5x Optimalizace chlazení: Snížení chlazení postřikem Optimalizace oblastí chlazených postřikem Snížení doby postřiku 13
Aplikace: Příklad 1 : Skříň převodovky Přezkoumání mikroskopických výbrusů struktury v řezu A, s použitím a bez použití Jet Cooling. 14 Můžeme zde zaznamenat menší velikost zrna při použití Jet Cooling díky zvýšené rychlosti ochlazování.
Aplikace : Použití termokamery ukazuje efektivitu chlazení na jadýrkách A a B. Obrázky byly fotografovány před zahájením postřiku formy. Následkem je snížení teploty jadýrka o 150 C Kromě toho se teplota v okolí jadýrka s Jet Cooling snížila také. V tomto případě je teplota v okolí jadýrka s Jet Cooling nižší o 70 C. V tomto jmenovitém případě je doba chlazení 10 až 15 vteřin. 15
Aplikace: Příklad 2 : Spojka carter a/ bez Jet Cooling: Teplota jadýrek cca 300 C Pohled termokamerou na formu s vypnutým a zapnutým Jet Cooling Jadýrka: Zapnutý Jet Cooling: doba chlazení 15s 16
Aplikace: Měření teploty jadýrka vybaveného Jet Cooling, před zahájením postřiku formy C Doba chlazení [vteřiny] 17
Aplikace: Výsledky: Snížení doby celého cyklu a snížení doby postřiku Zlepšená vnitřní struktura materiálu (jemnější struktura, nižší vzdálenost DAS, vyšší mechanické vlastnosti) Zvýšená životnost jádra Snížení výskytu porezity a staženin 18
Jet cooling vs. temperační jednotka Příklad temperační jednotky s čerpadlem se standardní křivkou: Temperační jednotka: 20 L/min; 5,5 bar Minimální průměr pro uchlazení danou kapacitou: 6 až 8 mm Zařízení Jet cooling: 20 L/min, 20 bar Minimální průměr pro uchlazení danou kapacitou: 2mm 19
Jet cooling vs temperační jednotka Pomocí vysokotlakého Jet- Cooling zařízení lze dosáhnout vysoké rychlosti proudění vody v malých vnitřních průměrech 2mm kolem 4 m/s. Díky tomu je možné: Zlepšit přenos tepla Zvýšit účinnost ochlazování Dosáhnout rovnoměrnějšího rozložení teploty Sekvenční chlazení: pouze pokud je potřeba: Závisí na velikosti kusu Závisí na řešeném problému 20
Jet cooling vs temperační jednotka Závěr: Lepší tlak Chlazení děr s menším průměrem (průměr 2mm) Kontrola chlazení specifických částí formy Řídící čas lze nastavit ve 4 různých okruzích Sekvenční chlazení 21
Jet cooling vs CO2 Účelem testu bylo porovnat technologii CO2 a Jet Cooling za stejných podmínek: Stejný vnitřní průměr Stejný ochlazovaný kus Stejné podmínky pro přestup tepla Studie byla připravena v OGI institutu v Rakousku Testovací kus Jet cooler 22
Jet cooling vs CO2 Výsledky: 23
Jet cooling vs CO2 : conclusions Výhody Jet cooling oproti technologii CO2: Vyšší účinnost Lepší odezva Bez setrvačnosti Jednodušší pro použití než CO2 Méně modifikací Lepší tepelná účinnost ve formě 24
Nový vývoj Nové chladící zařízení Jet Cooling V testování Dostupné do konce roku 2013 25
Výhody nového zařízení jet cooling Nové zařízení obsahuje: Uzavřený vodní okruh Filtraci vody Automatizovaný demineralizační systém Okamžitá kontrola průtoku pro každý chladící kanál: max 20 na stroj Průtokový senzor: detekce vodou i vzduchem Okamžitá detekce prasknutí jádra a identifikace Nový rozdělovač Pouze jeden konektor na okruh mezi zařízením a rozdělovačem 26
Kontrola průtoku u nového zařízení jet-cooling : Volba senzoru pro kontrolu průtoku na každé zpětné větvi je rozhodující. Cílem našeho vývoje bylo určit charakteristiky průtokového senzoru, jehož účinnost se nemění ani v těchto nejcitlivějších podmínkách, s jádrem propouštějícím pouze malý průtok, blízko hranici alarmu 0,5l/min. Důležité technické vlastnosti jsou: Pozice: na zpětné větvi každého coolerus Přesnost s rychlou odezvou Přijatelný tlak Účinnost a přesnost se vzduchem i vodou Práce za vyšší teploty (80 C) Malé rozměry Materiál senzoru: odolný proti demineralizované vodě Cena 27
Použití průtokového senzoru: Použití: Prasknutí jádra nebo chladícího kanálu Ucpání chladící trubičky Rozpojení chladící trubičky Zlomení chladící hadice a zablokování průtoku vody 28
Nová generace rozdělovačů: Jednoduché připojení: pouze jeden konektor pro připojení celého okruhu: Voda Vzduch Zpětná větev 29
Reference: Evropa AE group BMW CIE Vilanova Dacia Renault DGH DGS Eurocast Fagor MBK Renault VW ZF (Germany, France) 30
31 Děkuji za Vaši pozornost
Charakteristika jadýrka: Standardní jadýrko Jadýrko s průměrem vrtání 2mm 32
Charakteristika Jet cooler: - Vnitřní trubička Jet cooler: od 1.2/0.85mm do 2.8/2.3mm - Tlaková těsnost Jet cooler 20 bar : používání o-kroužky a závitování 33
Aplikace: Příklad 3 : Jadýrka o velké délce Test z výroby: - průtok vody: 20ml / s - Doba chlazení: 4s (modrá křivka) nebo 12s (červená křivka) - doba tuhnutí: 10s 34
Aplikace: - Zvýšená kvalita odlitku: V tomto případě jsou výsledky následující : - žádná porezita do 3mm od povrchu odlitku - 6,7% kusů mají problémy s porezitou až od vzdálenosti 3mm od povrchu vnitřního tvaru Bez jet cooling má problémy s porezitou 46.7% odlitků. 35
36 Pohledy na formy s Jet Coolers: