2020-06-22 19:28:26

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脱模(striPPIng mold)指将钢锭从钢锭模内脱出的一系列操作。

钢锭浇注完毕至脱模的时间,从一桶钢最后一支(下注盘)钢锭浇注完毕至第一支锭开始脱模(脱帽)的时间称为钢锭的传搁时间。镇静钢钢锭,要求钢锭本体全部凝固方能开始脱保温帽,半镇静钢钢锭和沸腾钢钢锭的凝固层达到一定厚度即可脱模。

各种钢锭在模内的传搁时间取决于钢锭的凝固速度或完全凝固时间,可根据经验计算或实验确定。小型钢厂生产单重3t以下的钢锭,一般以通用桥式起重机附加的脱模(锭)夹具或吊具完成脱模作业。用车注法生产大钢锭的钢厂在脱模跨间采用脱模(锭)机作业。

基本信息

  • 中文名

    脱模

  • 外文名

    ejection

  • 一级学科

    机械工程

  • 二级学科

    粉末冶金工艺与装备

折叠 编辑本段 操作工艺

脱模(锭)机 基本任务是处理不同形状、尺寸和单重的钢锭,完成以下工艺操作:自由或强制脱模、脱保温帽、脱锭;自由或强制取下底板上的钢锭。现有的脱模机,多数依靠静力作用在起重机械上装配的夹扯和推顶专用工具。通过夹钳的开闭与提升运动和钢锭、钢锭模的重力作用完成各种自由脱模、脱帽和脱锭作业,利用推顶工具的顶、挡及与夹扯工具之间的相对直线运动而进行强制脱模(脱锭)作业。

折叠 常用脱模机

常用的脱模机为桥式(或半龙门式、地上走行式)脱模起重机,有的钢厂也装有地上(固定式)脱模装置。桥式脱模起重机的工作能力一般用强制脱模能力、自由脱模(起重)能力和辅钩起重能力表示。根据钢锭重量选定脱模机的能力,可参照以下经验公式:

折叠 可参照公式

P=(10~20)Q或P=75+10Q式中P为脱模机工作能力,t;Q为钢锭单重,t。

桥式脱模起重机的操作功能及夹钳形状见图。自由睨模使用大钳;自由脱锭使用小钳;强制脱模时下降顶杆顶住钢锭用大钳脱模;强制脱锭时贝ij用大钳制止模子随锭上升。地上脱模机一般只用于处理锭一模粘连预脱锭失败的上大下小钢锭,其操作是:用一对夹钳夹持模子下耳使之固定不动,开动顶杆使之上升伸入模子底孔,利用顶杆的顶推力撕开粘连部分将钢锭顶出钢锭模。

折叠 编辑本段 脱模工艺

车铸的各类钢锭的脱模工艺各不相同。

折叠 上大下小钢锭

(1)上大下小带保温帽镇静钢钢锭。全桶钢浇注完毕,在原地静置40~60min后铸锭车移至专用线继续静置冷凝,再送至脱模跨间。达到规定的脱模时间开始按浇注先后顺序脱除保温帽,保温帽放在专用平板车上送回整模跨间。脱帽后开始按原顺序预脱锭(见图)。全部预脱完毕,将重载铸车送初轧厂均热炉跨间用钢锭装炉起重机将钢锭自模内取出并装入均热炉,载有空模的铸车返回整模跨间。

折叠 上小下大钢锭

(2)上小下大钢锭(包括镇静钢、半镇静钢、沸腾钢钢锭),全桶钢浇注完毕原地静置30~40mim。然后铸车移至专用线继续静置冷凝,再送脱模跨间按浇注顺序脱模,钢锭模放置专用平板车上送冷却线(或整模跨间冷却台)冷却,重载铸车送初轧厂均热跨间由钢锭装炉起重机将钢锭由底板上取下装炉,铸车返回整模跨间。为减小上小下大钢锭脱模后送锭过程中散热,有的钢厂在脱模车间将钢锭自底板上取下放置在保温车内送均热跨间,以提高钢锭装炉温度。

折叠 编辑本段 缺陷分析

为了提高热压成型品质,对手动脱模及自动脱模所产生的缺陷进行了分析。采用有限元模拟了高深宽比微结构的脱模过程。模拟结果显示在自动脱模时应力集中主要出现于微结构底部,而最大脱模应力出现于脱模的起始阶段,这时的脱模缺陷主要 以颈缩和根部断裂为主。而手动脱模引入的微小脱模方向偏差会造成 巨大的应力集中,该应力集中在脱模阶段后期达到最大。5 的脱模方向偏差造成的应力集中可达 190 MPa,这时的脱模缺陷主要表现为微结构倾倒及其根部断裂。因而对于高深宽比微结构的热压印成型, 必须要采用自动脱模装置。

折叠 仿真及分析

影响脱模应力的因素主要有脱模温度Td、模具与聚合物间的摩擦因数u、模具和聚合物间热膨胀系数的差值等 。而自动脱模和手动脱模主要的区别在于,手动脱模时其脱模方向容易出现一个角度偏差。为了便于表示脱模应力在不同阶段的分布,以微结构高度H 的 /10 作为长度单位,将脱模时模具和聚合物相对位移 △H 表 示为该长度单位下量纲一值,即D= 1 0 x△H/HO。

折叠 装置设计

常规的脱模机构是将聚合物的两边夹住,然后拉住模具往上运动,达到分离的效果。这种结构由于聚合物材料 中心部位缺少约束,易造成脱模时微结构中心凸起,引起翘曲变形,同时中心部位微结构也会由于脱模方向不垂直而引入侧向应力。为了降低自动脱 模时微结构变形,设计了一种新型的气动脱模装置,其原理就是通过进气口注入气体 (如氮气 ) ,通过气体的压力推动聚合物和模具的分离。由于流体的等压性,可以确保脱模时模具和聚合物受到均匀的压力,不发生传统脱模机构中出现的翘曲变形现象。

同时气体分子还可以凭借气压作用,渗透到模具和聚合物作用表面,从而有效地降低模具和聚合物间的粘附作用。该装置还可独立地作为对脱模后微结构翘曲变形的矫正装置及微结构脱模后降低表面粗糙度的回火装置。

折叠 编辑本段 注塑模设计

以 ABS 塑料瓶盖为例,设计了螺纹旋转脱模内螺纹塑件注塑模。该模具无需外接脱螺纹动力装置,利用注塑机的开模力实现塑件自动旋转脱模顶出,保证了内螺纹塑件的质量,解决了现有技术中螺纹脱模耗时、易拉伤塑件螺纹的问题。对浇注系统、小拉杆限位结构、螺纹旋转脱模结构等进行了设计分析,介绍了模具的整体结构和开、合模工作过程及脱模步骤分解图。该模具结构简单、紧凑、体积小,适用于大批量生产。

折叠 模具设计

该塑件为中等批量生产,为节约模具成本和模具成型零件的加工难度,模具选用一模八腔布局形式。模具采用普通三板二开式结构,进浇形式采用从塑件顶端中心点浇口进浇,塑件内螺纹采用整体式旋转脱模方式,该方式利用模具的开模力,在螺旋杆的作用下带动齿轮旋转,实现螺纹脱模顶出。

折叠 浇注系统

主流道采用垂直式模具中心进浇,分流道截面形状采用梯形截面,塑件采用平衡圆周排列方式,每个塑件进浇处上方都设有拉料销,塑件的点浇口设计在塑件的底部中心位置。该设计方法可很好地改善熔融塑料的流动性,有效地保证塑件的质量和尺寸一致性,塑件在脱模时能顺利地将凝料拉出。该浇注系统流动性好,不容易出现塑件的熔接现象,模具的排气性好。

折叠 限位结构

小拉杆限位结构具有加工比较简单、使用方便、结构紧凑等特点,通常用于三板二开式模具的点浇口结构中。用来进行模具分模时的定距分型。

开模时,卸料板 2 首先与流道板 3 分离,接着动模部分后移,在小拉杆 5 的作用下使定模座板 1 与卸料板 2 分离,取出流道中的冷凝料,动模部分继续后移,在小拉杆 5 限位的作用下,使定模板 4 与推板6 分离,再接着完成脱模动作。

折叠 脱模结构

该螺纹旋转脱模结构是利用塑件及成型零件上的螺纹旋转运动将塑件脱模,在推板的作用下将塑件自动顶出。采用螺纹旋转脱模能够实现整个螺纹的完整成型,可有效地避免塑件的变形、划伤。该螺纹旋转脱模结构简、紧凑,体积小,无需外接脱螺纹动力装置,利用注塑机的开模力实现自动旋转脱模顶出,节约成本,适用于中、大批量塑件的生产。

折叠 编辑本段 脱模与测量

微小孔越来越多地被应用在航空航天、能源动力、医疗器械等领域的关键零部件中,在一些应用中,不仅要求微小孔出入口的孔径有一定的尺寸精度,还要求微小孔内部的轮廓呈特殊的形状,来满足特定的功能需求。例如,高端柴油发动机喷油嘴要求喷孔呈孔径沿喷射方向逐渐缩小的锥形,并且喷射入口处具有圆弧过渡,以提升其喷射性能; 航空发动机涡轮叶片的冷却孔也常采用变截面的形式,以改善其冷却效果。

折叠 脱模方法

采用乙烯基聚硅氧烷材料作为制模材料。这种材料分为 A、B 双组份,A、B 组份混合前为液态,混合后在数分钟内完全固化。在脱模操作前,应对被测件进行清洗,去除被测面上附着的杂质,便于后续的脱模操作。脱模操作中,将 A、B 组份混合,并在混合液体固化前对其施加压力,使其充满待测的微小孔或其他微细型腔内,待混合体固化后,将其与被测件分离,脱模得到被测对象的模型。

在厚 1 mm 钢片上用微细电火花加工方法加工得到 3 × 3 阵列微孔,微孔的出入口孔径在 145 ~ 155 μm 范围内。

采用脱模方法得到 3 × 3 阵列微孔的模型,在原有的分辨率约为 2 μm的测量手段下难以分辨出模型与原始孔的尺寸差别。

折叠 图像处理

运用图像处理技术对显微图像中的微细特征进行测量。对于通过显微镜放大采集的图像,首先进行预处理。 采用的图像处理手段主要针对灰度图像,首先需要将彩色图像转换为灰度图,然后采用中值滤波法对图像进行降噪滤波,在降低噪声的同时保持了图像中的边缘特征。 在预处理阶段,必要时可对图像进行增强处理,增强图像的对比度及边缘特征。

1 图像分割:

图像分割是利用被测目标与背景在图像中的灰度分布差异将被测目标与背景分割开来。边缘提取步骤将目标的边缘提取出来。特征检测步骤检测边缘中的直线、圆等几何特征,将得到的边缘以及特征数据经过处理分析即得到测量结果。

2 直线检测与数据处理:

对于微孔模型,测量的主要目的是得到孔径随孔深度的变化情况。为了测量模型在不同位置的直径,首先需要找到图像中微孔模型中心线的方向,然后以垂直于中心线方向上模型轮廓中相对两点的距离作为模型相应位置的直径,如此沿中心线方向进行扫描,就可以得到微孔孔径在不同深度位置的变化情况。

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