铝合金压铸模具温度控制系统的节能策略研究

铝合金压铸模具温度控制系统的节能策略研究

张玉田

宁波隆源股份有限公司  315800

摘要： 本文主要探讨了铝合金压铸模具温度控制系统中的节能策略。通过分析压铸工艺过程中能耗的主要来源，提出了一系列优化措施，包括采用新型隔热材料、智能温度控制算法、余热回收利用等，以实现节能降耗的目标。同时，结合实际案例进行了分析和验证，结果表明这些节能策略能够有效降低能源消耗，提高生产效率，具有重要的应用价值。

关键词：铝合金压铸；模具温度控制；节能策略。

一、引言

铝合金压铸作为一种关键的金属成型工艺，在汽车、航空航天、电子等众多领域都得到了广泛的应用。在压铸过程中，模具温度的精确控制对产品的质量和生产效率起着决定性的作用。不仅如此，能源消耗也是压铸生产中一个必须重视的关键问题。鉴于此，深入研究铝合金压铸模具温度控制系统的节能策略具有极其重要的现实意义。这不仅关乎企业的经济效益，还与资源的合理利用和可持续发展紧密相关。通过不断探索和优化节能策略，能够在确保产品质量和生产效率的同时，有效降低能源消耗，实现经济与环境的双赢。

二、铝合金压铸模具温度控制系统能耗分析

2.1加热阶段能耗

在铝合金压铸模具温度控制系统的加热阶段，主要存在以下几方面的耗能情况：首先，电能是主要的能源消耗形式。加热元件需要消耗大量电能来提升模具温度，达到压铸所需的工作温度。加热功率的大小、加热时间的长短以及加热效率的高低都会直接影响到电能的消耗。其次，热传递过程中的损耗也不可忽视。在将电能转化为热能并传递给模具的过程中，会有部分热量散失到周围环境中，这也构成了一定的能量浪费。此外，模具材料的热性能也会对加热耗能产生影响。不同的模具材料具有不同的导热系数和热容量，这会导致加热过程中能量消耗的差异。

2.2保温阶段能耗

在铝合金压铸模具温度控制系统的保温阶段，主要存在以下耗能情况：在保温阶段，虽然不需要持续提供大量的热能，但为了维持模具的温度稳定，仍需要一定的能量输入。这部分能量主要用于弥补模具向外界环境的散热损失。模具与周围环境存在温差，会通过热传导、热辐射等方式不断散失热量。为了保持温度稳定，控制系统需要不断地监测和调整，相应的设备运行也会消耗一定的能量。同时，保温时间的长短也会影响耗能。较长的保温时间会导致更多的能量消耗。此外，保温措施的有效性也会对耗能产生影响。如果保温措施不完善，热量散失较多，那么维持温度所需的能量就会增加。

2.3冷却阶段能耗

在铝合金压铸模具温度控制系统的冷却阶段，耗能情况主要体现在以下几个方面：首先，冷却介质的泵送和循环需要消耗能量。冷却泵的运转以及冷却介质在管道中的流动都会消耗电能。其次，冷却过程中热量的传递和交换也会产生一定的能耗。模具与冷却介质之间的热交换需要克服一定的温差，这就需要消耗能量来实现热量的转移。再者，冷却时间的长短也会影响耗能。较长的冷却时间意味着更多的能量消耗，因为冷却系统需要持续工作来降低模具的温度。另外，冷却系统的设计和效率也对耗能有很大影响。高效的冷却系统能够在更短的时间内完成冷却任务，从而降低总体耗能。最后，环境温度等因素也会对冷却耗能产生一定的影响。在较高温度的环境下，冷却难度增加，可能需要更多的能量来实现有效的冷却。

三、节能策略

3.1加热阶段节能策略

在加热阶段积极引入先进的电磁感应加热技术，它能够将电能以极高的效率转化为热能，极大地减少了能量在转换过程中的损耗。同时，精心对模具结构进行优化设计，确保热量能够均匀、顺畅地在模具中流动，有效防止了局部因热量聚集过多而出现过度加热的情况。不仅如此，借助智能控制系统这一“智慧大脑”，精准且动态地调控加热过程，能够根据实际需求，精确地控制加热的强度和时间，做到“按需加热”，避免了任何不必要的能源消耗。此外，定期对加热设备进行全面的维护和精心的保养，确保其始终处于良好的运行状态，这也是降低能耗的关键举措之一。通过这些措施的综合运用，让节能效果在这一阶段得到最大程度的彰显。

3.2保温阶段节能策略

为了在保温阶段实现节能的目标，首先选用高效的保温材料。它为模具筑起了一道坚固且“密不透风”的保温屏障，显著增强了模具的保温性能，最大限度地减少了热量的散失，相当于给模具穿上了一件保暖外衣。与此同时，实时精准地监测模具温度，时刻关注着温度的变化。基于此动态调整保温功率，避免能源被无端浪费，根据温度的变化灵活调整保温的力度。积极利用余热回收技术，将保温过程中产生的余热进行有效再利用，大大提高能源综合利用率。另外，合理规划与安排生产计划，尽量减少保温时间的不必要延长，这也是行之有效的节能方法之一。通过一系列针对性措施的实施，有效控制保温阶段的能耗。

3.3冷却阶段节能策略

在冷却阶段，采用高效的冷却介质，以及优化冷却管路设计，大幅提高冷却效率，显著降低泵送能耗。借助温度传感器和智能控制算法这对智能组合，为冷却过程安装调控阀门，精确地控制冷却过程，避免出现过度冷却的情况。还可以引入风冷与水冷相结合的复合冷却方式，充分发挥两者的优势，进一步提升冷却效果。同时，要切实加强对冷却系统的维护和管理，及时清理水垢等杂质，保证冷却系统的良好运行，从而有效降低冷却阶段的能耗。此外，通过积极回收利用冷却过程中产生的余热，进一步提高能源利用率，实现能源的最大化利用，让冷却阶段的节能效果得以充分展现。

四、案例分析

4.1案例背景

苏州奥德高端装备股份有限公司与拓普集团就7200T大型汽车结构件压铸模温控制系统于2021年6年开始进行技术交流，2021年9月达成合作，2022年1月交付。

4.2节能策略实施

该公司根据大型汽车结构件一体化压铸成型的温控需求，设计及研制出系统性的温控解决方案，并推出用于匹配“一体化压铸成型”的一系列高温、中温、低温温控产品。其中，200℃水温机荣获“2021年度压铸行业创新技术与产品”称号。该全套温控岛解决方案包含180℃-200℃水温机、320℃油温机、冷热温控站、多通道模冷机、多通道点冷机等硬件设备，以及统一系统控制的集成控制系统。

此外，该公司还设计出20℃-320℃的大宽幅可调温区，给模具温度平衡提供稳定且可控的温度源输出，同时大幅度的温度输出不仅可以对模具进行温度平衡控制，还可以延伸至对压室、冲头、分流锥、浇口套等进行温度控制，从而给压铸工艺师提供了足够的操作调整空间。这样既保障了每一模铸件的品质，又大大缩短了每一模次的生产周期。

4.3节能效果评估

该公司经过一系列节能策略的实施，取得了显著的节能效果。冷却时间明显缩短，能源消耗大幅降低，与之前相比降低了15%左右。余热回收利用系统的运用，进一步提高了能源利用率，约提升了10%。同时，定期的维护保养确保了设备的良好运行状态，减少了故障发生，有效避免了能源浪费，整体生产效率和产品质量也得到了提升。这些节能措施的综合应用，不仅为企业带来了可观的经济效益，还在节能减排方面做出了积极贡献。

五、结论

通过深入研究和应用铝合金压铸模具温度控制系统节能策略，我们取得了显著的成效。这不仅能够大幅度降低能源消耗，还能显著提高生产效率，进而提升经济效益。在未来的压铸生产中，我们应更加重视节能技术的研发和应用，持续探索创新的方法和途径。加大投入力度，积极推动节能技术的发展与进步，从而实现行业的可持续发展，为打造资源节约型和环境友好型社会贡献力量。这对于压铸行业的长远发展具有至关重要的意义，我们应坚定不移地朝着这个目标努力前行。

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