Čo sú chladiace vedenia?
Chladiace linky v špeciálnych aplikáciách foriem
Odlievaniu sa venujem už 18 rokov. Strávil prvé desaťročie v zajatom obchode v Michigane prevádzkovaním automobilového priemyslu. Posledných osem rokov poradenstvo, prevažne medicínska a spotrebná elektronika. Ak niečo oddeľuje obchody, ktoré zarábajú, od tých, ktoré nezarábajú, je to ochladzovanie. Nie tie luxusné veci, o ktorých čítate v odborných časopisoch. Len základné, premyslené usporiadanie chladiacej linky.
Väčšina dodávateľov nástrojov na vstrekovanie vám povie, že chladenie predstavuje 60-70 % vášho cyklu. Toto číslo sa pohybuje v priemysle ako evanjelium. Skutočné číslo závisí od hrúbky steny, živice a asi pätnástich ďalších premenných. Videl som tenkostenné{7}}formy na balenie, kde chladenie predstavovalo 80 % cyklu. Raz prebehol automobilový kryt s hrubým prierezom, kde bol bližšie k 45 %. Ide o to, že všeobecné percentá vám veľmi nepomôžu. Čo pomáha, je pochopenie toku tepla vo vašej konkrétnej časti.
Presné nástroje vyžadujú presné tepelné riadenie.
The Drill-and{1}}Plug Reality
Konvenčné chladenie je vŕtačka-a{1}}zástrčka. Vezmete blok formy, nasadíte ho na frézu alebo pištoľovú vŕtačku a urobíte rovné otvory. Pripojte ich pomocou krížových vrtákov alebo externých hadíc. Konce, ktoré nepotrebujete, zapojte. Táto metóda funguje. Funguje to, odkedy môj otec bol v tomto biznise. Náradie je lacné, môže to urobiť každý obchod, a keď sa niečo upchá, môžete ho vybrať.
Problém sa objaví, keď sa geometria skomplikuje. Minulý rok som pracoval na zákazke-skriňa spotrebnej elektroniky, veľa kriviek, nominálna stena 1,2 mm s výstupkami klesajúcimi na 0,8 mm. Priemyselný dizajnér mal nulový záujem o to, čo by som vlastne mohol schladiť. Strana jadra mala možno 6 mm ocele za dutinou v troch rôznych zónach. Nemôžete tam dať 10 mm kanál. Nemôžete tam dať ani 6mm kanál, nie s nejakou bezpečnostnou rezervou.
To, čo sme nakoniec urobili, bol kombinovaný prístup. Bublinky v hlbokých jadrách, ozvučnice, kde sme mali dosť mäsa a jedna konformná vložka v najhoršom horúcom mieste. Konformný kus pridal k cene nástroja 11 000 dolárov. Zákazník najprv nechcel zaplatiť. Potom sme im ukázali časový rozdiel cyklu
-14 sekúnd s konformným oproti 22 bez. Zaplatili.
Konformné chladenie-Keď to má zmysel
Kovová 3D tlač zmenila tento biznis. Pred desiatimi rokmi bolo konformné chladenie kuriozitou, niečo, čo ste videli na veľtrhu a mysleli si, že „to je pekné“. Teraz to ponúka, alebo by mal, každý veľký výrobca vstrekovacích foriem na mieru. Technológia dozrela. Ceny klesli. Dodacie lehoty boli primerané.
Materiály fungujú. Oceľové vložky s vysokou pevnosťou v ťahu MS1 som nasal bez problémov na 400 000 výstrelov. Výtlačky H13 sa zlepšujú, ale prášková metalurgia podľa mojich skúseností stále nie je vhodná na aplikácie s vysokým-opotrebením. Pri jadrách a dutinových vložkách, ktoré nevidia priamy náraz brány, potlačená oceľ dobre drží.
Tu sa ľudia mýlia: myslia si, že konformný znamená, že môžete schladiť čokoľvek. nemôžeš. Kanály stále potrebujú prietok. Vidím, že na môj stôl narážajú návrhy s týmito krásnymi organickými chladiacimi kanálmi, ktoré vyzerajú ako krvné cievy. Veľmi pekné v CAD. Nie je možné dosiahnuť turbulentné prúdenie. Pokles tlaku vás zabije alebo prúdenie prejde laminárne a vaše nádrže na prenos tepla.
Pravidlo, ktoré používam: udržujte prierez kanála-väčší ako ekvivalentný priemer 5 mm, neprekračujte pomer strán 4:1 na žiadnej -kruhovej časti a obmedzte celkovú dĺžku obvodu na to, čo môže vaša TCU skutočne tlačiť. Väčšina jednotiek na ovládanie teploty v dielni dosahuje maximum okolo 4-5 barov. Váš konformný okruh plus rozdeľovač plus hadice musia fungovať v rámci toho.
Prepážky a bubliny majú stále svoje miesto
Predtým, ako zavoláte svojmu poskytovateľovi chladiacich riešení na vstrekovanie plastov o tlačenej vložke v hodnote 15 000 USD, zvážte možnosti starej školy. Prepážky stoja možno 30 dolárov za kus. Bubbles, 40-50 dolárov. Tepelné trubice stoja 150-400 USD v závislosti od dĺžky a priemeru.
Prepážky fungujú skvele v obdĺžnikových jadrách. Plochý kotúč rozdeľuje vyvŕtaný otvor na prívod a odvod. Voda ide dole jednou stranou, okolo dna, druhou späť hore. Stratíte určitú kapacitu toku-čo predstavuje 60 – 65 % toho, čo by vám poskytol otvorený kanál. Pre väčšinu aplikácií to stačí.
Bežný režim zlyhania
Chybový režim, ktorý vidím najčastejšie pri usmerňovačoch: chlapci vŕtajú príliš hlboko, usmerňovač vypadne, prietok je na špičke obmedzený. V spodnej časti nechajte 3-4 mm vôľu. Viac, ak je kvalita vašej vody sporná a očakávate tvorbu vodného kameňa.
Bubblery sú lepšie pre okrúhle jadrá. Usporiadanie trubice-v{2}}trubke vám poskytuje väčšiu plochu ako prepážka v otvore s rovnakým priemerom. Nevýhodou je, že sú citlivejšie na rozmerovú toleranciu. Prstencová medzera medzi vnútornou trubicou a vonkajším otvorom riadi váš spätný tok. Príliš tesné a vyhladujete okruh. Príliš voľné a všetka vaša voda-skratuje cez medzeru bez toho, aby sa dostala ku špičke.
Materiálne voľby, o ktorých nikto nehovorí
Každá brožúra o službách výroby presných foriem uvádza konformné chladenie. Málokto hovorí o výbere materiálu pre chladiaci výkon.
BeCu vložky sú tu odjakživa. Tepelná vodivosť okolo 105 W/m·K oproti 29 pre H13. To je veľké číslo. V horúcom mieste, kde sa fyzicky nemôžete dostať dostatočne blízko vody, môže vložka zo zliatiny medi zachrániť prácu. Použil som ich za tenké rebrá, v telách zdvíhačov, v malých jadrách, kde sa bublinkovač nezmestí.
Háčik je v opotrebovaní. BeCu beží po tepelnej úprave možno 35-38 HRC. Neprejdeš priamo do nej. Neprejdeš po nej nylonom naplneným sklom milión cyklov. Ale na chránených miestach, kde stačí ťahať teplo, to funguje.
Hliníkové nástroje sú podceňované pre správnu aplikáciu. Prišiel za mnou zákazník z oblasti medicíny, ktorý chcel prototypové formy, očakávané objemy okolo 50 000 kusov ročne, trojročná-životnosť produktu. Ceny nástrojov P20 boli šialene-dlhé dodacie lehoty, vysoké náklady a boli by zastarané skôr, než sa opotrebovali. Jadrá a dutiny sme vyrobili z hliníka QC-10 za približne 40 % ceny ocele. Časy cyklu prišli za 12 sekúnd oproti 18-20, ktoré sme odhadovali pre oceľ. O tri roky neskôr tieto nástroje stále fungujú. Malé opotrebovanie deliacej čiary, nič, čo by ovplyvnilo kvalitu dielov.
Kontrola teploty sa komplikuje
Jednoduché formy bežia jeden chladiaci okruh na polovicu. Voda dovnútra, voda von, hotovo. Špeciálne formy-do tejto kategórie by som dal väčšinu toho, čo mi v dnešnej dobe prekračuje stôl,-potrebuje viacero zón.
Konzultant v oblasti techniky vstrekovania foriem, s ktorým spolupracujem, hovorí: každé horúce miesto potrebuje svoju vlastnú odpoveď. Niekedy je táto odpoveď viac plynulá. Niekedy je to studenšia voda. Niekedy ide o materiálne zmeny. Niekedy je to prijať dlhší cyklus a ísť ďalej. Ide o to, že s plesňou nemôžete zaobchádzať ako s jednou jednotnou tepelnou hmotou.
Kaskádové ovládanie pomáha. Vaša TCU monitoruje teplotu formy pomocou termočlánku a nastavuje polohu prietoku alebo zmiešavacieho ventilu tak, aby sa udržala požadovaná hodnota. Funguje dobre v rovnovážnom-stave. Veľmi nepomáha prechodný-výboj tepla, keď 300-stupňový plast zasiahne dutinu, potom postupné ochladzovanie-a potom ďalší výbuch. Tepelná hmota ocele robí väčšinu práce pri vyhladzovaní.
Variotermálna je skutočná, ale drahá. Vysoká teplota povrchu formy pred plnením a potom rýchle spustenie na ochladenie. Videl som, že odstraňuje zvary na-častiach s vysokým leskom. Videl som tiež, že to pridalo 80 000 dolárov k programu nástrojov a šesť mesiacov času na vývoj. Pre správnu aplikáciu-Trieda A automobilového interiéru, zdravotnícka pomôcka s nulovými-požiadavkami na kozmetické vady- môže byť vymazaná. Pre väčšinu zamestnaní to tak nie je.
Na čom skutočne záleží
Po všetkých tých rokoch hovorím mladším inžinierom: najprv si spravte základy. Udržujte svoje čiary ponoru v rámci 2D od povrchu, kde môžete. Spustite dostatočný prietok, aby ste zostali turbulentné. Nedovoľte, aby sa okruhy predlžovali tak dlho, že vás nárast teploty zabije – 10 stupňový delta max od vstupu k výstupu je dobrý cieľ. Vyvážte svoje okruhy, aby všetci videli podobné obmedzenia.
Urobte tieto veci a vyriešite 80% problémov s chladením. V ostatných 20 % sa odohráva zaujímavá práca. To je miesto, kde možno budete potrebovať konformný, medený, variotermický alebo nejakú kombináciu, ktorú ešte nikto neskúšal.
Nástroje existujú. Dodávatelia existujú. Vedomosti existujú. Rozdiel je v tom, že si nájdete čas na premyslenie tepelného toku vo vašej špecifickej časti, vašej špecifickej forme, vašom špecifickom procese. Žiadna simulácia to nenahradí. Žiadne orientačné pravidlo nepokrýva každý prípad. Musíte urobiť prácu.
Dvadsaťtri rokov v tomto odbore a stále sa učím. To je buď najlepšia časť alebo najhoršia časť, v závislosti od dňa.