Охлаждение литьевой формы: оптимизация времени и качества цикла

Проектирование системы охлаждения литьевой формы

Система охлаждения обеспечивает равномерное охлаждение и эффективный контроль температуры при проектировании вашей литьевой формы. Это не только влияет на качество отлитой детали, но также существенно влияет на время цикла и эффективность охлаждения. Перегородки, барботеры и термоштифты — это специализированные стратегии охлаждения, используемые для оптимизации распределения температуры в литьевых формах, особенно в сложных областях, куда обычные просверленные каналы не могут эффективно достичь. Они улучшают отвод тепла за счет увеличения площади поверхности контакта с охлаждающей жидкостью или использования теплопередачи с фазовым переходом. Правильная разработка этих функций имеет решающее значение для достижения равномерного охлаждения деталей и минимизации времени цикла. Теперь углубимся в их уникальные функции:

перегородки

• Перегородка представляет собой охлаждающий канал, просверленный перпендикулярно основной линии охлаждения, с лопастью, разделяющей канал на два полукруглых прохода.
• Охлаждающая жидкость течет в одну сторону лезвия от основной магистрали, поворачивает вокруг кончика на другую сторону, а затем течет обратно в основную магистраль.
• Перегородки увеличивают площадь поверхности, которой может достичь охлаждающая жидкость в местах, где обычно отсутствует охлаждение.
• Металлический лист, образующий перегородку, можно скрутить в форме спирали диаметром 12–50 мм, чтобы обеспечить более однородное распределение температуры.
• Одно- или двухвитковые спиральные сердечники — еще одна разработка перегородок.

Барботеры

• Барботер похож на перегородку, но вместо лезвия используется небольшая трубка.
• Охлаждающая жидкость течет в нижнюю часть трубки и «пузырится» через верхнюю часть, затем стекает по внешней стороне трубки обратно в основной канал.
• Барботеры обеспечивают наиболее эффективное охлаждение тонких сердечников.
• Внутренний и внешний диаметры барботера должны иметь соотношение 0,707 для равного сопротивления потоку.
• Барботеры также можно использовать для охлаждения плоских секций пресс-формы, в которых не могут быть просверлены каналы.

Термальные контакты

• Термостержень является альтернативой перегородкам и барботерам, которые состоят из герметичного цилиндра, заполненного жидкостью.
• Жидкость испаряется, отводя тепло от формы, и конденсируется, непрерывно отдавая тепло охлаждающей жидкости.
• Термоконтакты имеют эффективность теплопередачи почти в 10 раз выше, чем вставки из меди или медного сплава.
• Следует избегать воздушных зазоров между термостержнем и формой или заполнять их высокопроводящим герметиком для оптимальной теплопроводности.

Различные типы систем охлаждения литьевых форм

Правильная система охлаждения обеспечивает равномерное распределение температуры, сводит к минимуму коробление и усадку, а также способствует повышению энергоэффективности и эффективности охлаждения.

Системы с водяным охлаждением

Системы с водяным охлаждением являются наиболее часто используемым методом охлаждения при литье под давлением из-за их эффективности и результативности в отводе тепла. Эти системы циркулируют охлажденную воду по каналам внутри формы, поглощая тепло от формы и расплавленного пластика. Этот метод особенно эффективен для сложных форм и термочувствительных материалов, поскольку обеспечивает превосходный контроль температуры и способность поглощать тепло.

Системы с воздушным охлаждением

В системах с воздушным охлаждением используются вентиляторы или воздуходувки для рассеивания тепла с поверхности формы посредством конвекции. Этот метод проще и дешевле реализовать по сравнению с системами с водяным охлаждением. Воздушное охлаждение подходит для менее сложных конструкций пресс-форм и материалов, менее чувствительных к колебаниям температуры. Однако он менее эффективен при поглощении тепла и контроле температуры по сравнению с системами с водяным охлаждением.

Системы с масляным охлаждением

Системы с масляным охлаждением используются в сценариях, где требуется очень быстрое охлаждение. В этих системах циркулирует масло, которое может отводить тепло более эффективно, чем воздух. Масляное охлаждение, как правило, дороже, чем водяное или воздушное охлаждение, но оно предпочтительнее при крупных операциях литья под давлением или для материалов, которым требуется очень быстрый переход от высоких температур к низким.

Криогенные системы охлаждения

Криогенные системы охлаждения используют вещества с чрезвычайно низкой температурой, такие как жидкий азот, для быстрого охлаждения формы. Этот усовершенствованный метод может значительно сократить время охлаждения и энергопотребление, но обычно используется для специальных применений из-за сложности и затрат.

Системы смешанного охлаждения

Чтобы адаптировать управление температурным режимом, вы можете столкнуться с системами охлаждения со смешанными средами, в которых смешиваются различные охлаждающие среды, такие как воздух и вода. Эти гибридные системы призваны использовать преимущества каждой среды, такие как быстрое охлаждение воды с простотой воздушных систем, оптимизируя эффективность для конкретных применений литья под давлением.

Влияние охлаждения литьевой формы на формованные изделия

Фаза охлаждения в процессе литья под давлением играет решающую роль в определении качества, эффективности и общего успеха формованных изделий. Этот этап напрямую влияет на различные аспекты конечного продукта, включая цикл формования, модальность, точность размеров и механические свойства.

Цикл формования

Время охлаждения составляет значительную часть цикла литья под давлением, составляя от 50% до 80% от общего времени цикла. Эффективное охлаждение необходимо для сокращения времени цикла формования, тем самым повышая эффективность производства и производительность. Хорошо спроектированная система охлаждения может значительно сократить время охлаждения без ущерба для качества формованного изделия, что приведет к увеличению производительности и снижению производственных затрат.

модальность

Модальность формованного изделия относится к его физическим и эстетическим характеристикам, включая качество поверхности, коробление и наличие дефектов, таких как вмятины или линии сварки. Фаза охлаждения влияет на эти характеристики, влияя на то, как материал затвердевает внутри формы. Равномерное и контролируемое охлаждение позволяет предотвратить появление дефектов и обеспечить высокое качество поверхности. И наоборот, неравномерное охлаждение может привести к короблению и другим дефектам, ухудшающим внешний вид и функциональность продукта.

Точность размеров

Точность размеров имеет решающее значение для производительности и сборки деталей, отлитых под давлением. Фаза охлаждения напрямую влияет на усадку и коробление материала, что, в свою очередь, влияет на точность размеров конечного продукта. Правильное охлаждение обеспечивает равномерную усадку и сводит к минимуму коробление, в результате чего получаются детали, соответствующие точным размерам. Такие факторы, как температура пресс-формы, конструкция канала охлаждения и охлаждающая среда, могут быть оптимизированы для достижения желаемой точности размеров.

Механические свойства

Фаза охлаждения также влияет на механические свойства изделий, полученных литьем под давлением, такие как прочность, жесткость и ударопрочность. Быстрое или неравномерное охлаждение может вызвать остаточные напряжения внутри материала, потенциально снижая прочность и повышая склонность к растрескиванию или разрушению под нагрузкой. Контролируемое охлаждение может способствовать равномерной кристаллизации полукристаллических полимеров и минимизировать остаточные напряжения, тем самым улучшая механические свойства конечного продукта.

В заключение, фаза охлаждения при литье под давлением имеет решающее значение для обеспечения эффективности цикла формования, качества и модальности формованных изделий, их точности размеров и механических свойств. Хорошо спроектированная система охлаждения, адаптированная к конкретным требованиям материала и отливаемой детали, необходима для производства высококачественных литьевых изделий, которые соответствуют стандартам производительности и эстетики или превосходят их.