淺析脫模劑與模溫的關系

      在壓鑄生產過程中，脫模劑一直是作為模具冷卻的重要手段。噴涂水基脫模劑時，壓縮空氣夾帶著脫模劑涂敷模具表面的同時，受到高溫模具表面對他們的加熱，甚至使脫模劑中的水分在尚未接觸模具表面時就已經氣化，而且隨著與模具表面接觸時間的不同，水基脫模劑被加熱的溫度也不同，模具被水基脫模劑冷卻的程度也不一樣。

        在模具熱區，脫模劑可能更多地受到（揮發溫度)或熱梯度的影響。如果在型腔的熱區和周圍冷區的溫度差很大，則表面形成張力梯度，潤滑膜因Marangoni Effect(在熱物理學中稱為馬拉高尼效應Marangoni Effect，即當一種液體的液膜受外界擾動，如溫度、濃度，而使液膜局部變薄時，它會在表面張力梯度的作用下形成馬拉高尼流，使液體沿最佳路線流回薄液面，進行“修復”)將傾向于流向模具較冷的區域。如果所噴的脫模劑足夠補償Marangoni 效應，把模具熱區完全覆蓋，其結果可能在冷區有太多的脫模劑，導致鑄件形成氣孔或色斑。反之，如果所噴的脫模劑不足以補償Marangon效應，那么將導致局部液膜破裂。可見，保持模溫的均勻一致和模溫的適度對脫模劑效力的正常發揮是多么重要。

        壓鑄生產過程中噴涂脫模劑時模具表面的溫度變化。在一個鋁合金壓鑄循環里，壓射前模具表面的溫度因強制冷卻最低可達到205℃左右，但由于熱傳導的時滯現象和模溫控制系統的作用，充型前模具表面溫度大約有近50-100℃的反彈，即達到250-300oC左右。從鋁合金壓鑄成型凝固工藝的要求來看，一般最佳模溫應該是鋁合金充型溫度的40%左右，因此我們在設計脫模劑化學成分時，一般選取的最佳適用模溫范圍就在250-300oC之間。

        但是我們從壓鑄廠的信息反饋中也發現，有些壓鑄廠模具溫度在300-350oC，甚至更高。他們同樣使用脫模劑，卻不理想，還會出現模具積碳。顯然他們必需使用能適應更高溫度的脫模劑，也就是說必須是適合的才是最好的。后來改用適宜模溫在280-350oC的脫模劑, 效果明顯好轉。根據北美壓鑄協會公布的資料：對于模溫的控制，依據噴涂方法的不同，模具內部冷卻效果約占50-80%。用自動噴涂，可帶走大約40%以上的熱量，用手工噴涂，只能帶走大約15%的熱量，操作習慣不同還有一定的出入，有85%的熱量要靠內部冷卻和對流。可見，不同的壓機，不同的模具結構，不同的模溫控制方式，導致不同的模溫，其相差可能達到121oC以上。因此不能千篇一律，即便是同一臺壓鑄機新模具與老模具由于模溫不同，對脫模劑的要求和使用效果也不同。

        認為脫模劑有問題的位置傾向于發生在模具表面受熱最烈或金屬流最強的位置。當模具表面的保護膜太薄或與模具的結合太松散時則容易出現導致脫模不好的一系列麻煩。關鍵是保持模具溫度盡可能均勻，以便使沉積在模具表面的脫模劑更均勻。不是所有的脫模劑都同樣可以在熱模具表面形成良好的均勻的膜。脫模劑在熱的模具表面潤濕及鋪展的能力取決于模具溫度和脫模劑的成分。水基脫模劑通常有一個最大的可接受的模溫(燃燒溫度)，使其潤濕和鋪展性能最好。當模溫較高，在萊頓弗羅斯特效應(Leidenfrost effect)溫度以上時，脫模劑就不能有效潤濕表面。該效應指當液體的溫度遠遠地超過它的沸點(如水在200℃-300℃)時，液體表面與汽相間會形成一薄層，液滴可漂浮于該層并在其中作無規則的滑動.這種現象稱為“萊頓弗羅斯特效應。對于給定脫模劑其燃燒溫度和Leidenfrost溫度取決于許多變量，包括脫模劑成分，噴射壓力，角度及數量。氣體壓力和脫模劑濃度的影響較小。盡管脫模劑的噴涂參數如流體壓力，噴涂角度和強度也影響潤濕和鋪展性能，但成分起最重要的作用。模具表面溫度是影響吸附效果的重要因素.太高太低都降低吸附效果。

        對于給定的模溫，考慮對膜的形成影響因素包括液滴的沖擊，潤濕模具表面，鋪展形成連續的膜，防止后續噴涂的沖刷等。此外還有許多變量影響膜的形成。包括噴涂速度，噴槍與模具表面的角度，流體壓力，噴涂強度，對已形成的膜的噴涂角度等。脫模劑化學應用技術的首要目標是在型腔表面形成最有效的膜。其次是達到最優化的模具冷卻及最少的廢物殘留。噴涂設備的不斷改進和新脫模劑的應用技術使模具潤滑更接近優化。通過在壓鑄機上試驗來選擇脫模劑是傳統的檢驗方法。如果新的脫模劑能把老問題解決就采用新的。在保留傳統方法的同時，也出現了一些科學的顯示方法。如在模具上安放熱電偶或用紅外測量裝置測量并顯示模具在任何時間的溫度。此外有些方法正處于開發階段。