Projekt chłodzenia formy wtryskowej z tworzywa sztucznego

W procesie formowania wtryskowego tworzyw termoplastycznych jakość części i czas cyklu zależą w dużym stopniu od etapu chłodzenia. w tym przypadku badamy alternatywne urządzenia chłodzące do projektowania chłodzenia rdzenia formy wtryskowej, oczekiwanym rezultatem jest poprawa jakości części pod względem skurczu i wypaczeń.

Przegrody

Przegroda to w rzeczywistości kanał chłodzący wywiercony prostopadle do głównego przewodu chłodzącego, z łopatką dzielącą jeden kanał chłodzący na dwa półkoliste kanały. Chłodziwo przepływa jedną stroną łopatki z głównego przewodu chłodzącego, obraca się wokół końcówki na drugą stronę przegrody, a następnie przepływa z powrotem do głównego przewodu chłodzącego.

Ta metoda zapewnia maksymalne przekroje chłodziwa, ale trudno jest zamontować rozdzielacz dokładnie pośrodku. Efekt chłodzenia, a co za tym idzie rozkład temperatury po jednej stronie rdzenia, może różnić się od efektu po drugiej stronie. Tę wadę skądinąd ekonomicznego rozwiązania, jeśli chodzi o produkcję, można wyeliminować, jeśli blacha tworząca przegrodę zostanie skręcona. Na przykład przegroda spiralna, jak pokazano powyżej, przenosi chłodziwo do końcówki i z powrotem w postaci spirali. Nadaje się do średnic od 12 do 50 mm i zapewnia bardzo równomierny rozkład temperatury. Innym logicznym rozwinięciem przegród są rdzenie spiralne o pojedynczym lub podwójnym zwoju, jak pokazano powyżej.

Bąbelki

Bubbler jest podobny do przegrody, z tą różnicą, że ostrze jest zastąpione małą rurką. Płyn chłodzący wpływa do dolnej części rurki i „pęcherzykuje” u góry, podobnie jak fontanna. Następnie chłodziwo spływa po zewnętrznej stronie rury, aby kontynuować przepływ przez kanały chłodzące.

Najbardziej efektywne chłodzenie smukłych rdzeni uzyskuje się za pomocą bełkotek. Średnicę obu należy tak dobrać, aby opór przepływu w obu przekrojach był równy. Warunkiem jest:

Średnica wewnętrzna / średnica zewnętrzna = 0,707

Bełkotki są dostępne w handlu i zwykle są wkręcane w rdzeń, jak pokazano powyżej. Do średnicy 4 mm rurkę należy na końcu skosować w celu powiększenia przekroju wylotu; technikę tę przedstawiono na rysunku 3. Pęcherze można stosować nie tylko do chłodzenia rdzenia, ale służą także do chłodzenia płaskich sekcji form, które nie mogą być wyposażone w nawiercone lub frezowane kanały.

UWAGA: Ponieważ zarówno przegrody, jak i bełkotki mają zwężone obszary przepływu, opór przepływu wzrasta. Dlatego należy zachować ostrożność przy projektowaniu rozmiarów tych urządzeń. Zachowanie przepływu i wymiany ciepła zarówno w przypadku przegród, jak i bełkotek można łatwo modelować i analizować za pomocą analizy Upmold Cooling.

Kołki termiczne

Kołek termiczny to alternatywa dla przegród i bełkotek. Jest to zamknięty cylinder wypełniony płynem. Płyn odparowuje, gdy pobiera ciepło ze stali narzędziowej, i skrapla się, oddając ciepło do chłodziwa, jak pokazano powyżej. Wydajność wymiany ciepła kołka termicznego jest prawie dziesięciokrotnie większa niż w przypadku rurki miedzianej. Aby zapewnić dobre przewodzenie ciepła, należy unikać szczeliny powietrznej pomiędzy kołkiem termicznym a formą lub wypełnić ją wysoce przewodzącym uszczelniaczem.

Chłodzenie smukłych rdzeni

Jeżeli średnica lub szerokość jest bardzo mała (poniżej 3 mm), możliwe jest jedynie chłodzenie powietrzem. Powietrze jest wdmuchiwane do rdzeni z zewnątrz podczas otwierania formy lub przepływa przez centralny otwór od wewnątrz, jak pokazano powyżej. Procedura ta oczywiście nie pozwala na utrzymanie dokładnej temperatury formy.

Lepsze chłodzenie smukłych rdzeni (o średnicy poniżej 5 mm) osiąga się poprzez zastosowanie wkładek wykonanych z materiałów o dużej przewodności cieplnej, takich jak miedź czy materiały berylowo-miedziane. Technikę tę zilustrowano powyżej. Wkładki takie są wciskane w rdzeń i rozciągają się podstawą o możliwie dużym przekroju poprzecznym do kanału chłodzącego.

Chłodzenie dużych rdzeni

W przypadku rdzeni o dużych średnicach (40 mm i więcej) należy zapewnić wymuszony transport chłodziwa. Można tego dokonać za pomocą wkładek, w których chłodziwo dociera do końcówki rdzenia poprzez centralny otwór i jest prowadzone spiralnie na jego obwód, a następnie pomiędzy rdzeniem a wkładem spiralnie do wylotu, jak pokazano powyżej. Taka konstrukcja znacznie osłabia rdzeń.

Chłodzenie rdzeni cylindrów

Chłodzenie rdzeni cylindrów i innych okrągłych części powinno odbywać się za pomocą podwójnej spirali, jak pokazano powyżej. Chłodziwo przepływa do końcówki rdzenia jedną spiralą i powraca inną spiralą. Ze względów konstrukcyjnych grubość ścianki rdzenia powinna w tym przypadku wynosić co najmniej 3 mm.