A fröccsöntés lehetővé teszi, hogy a műanyag termékek összetett és bonyolult részletekben, gyakran jelentős gyártási folyamatokban is előállíthatók legyenek, megismételhető tűrésekkel és magas felületi minőséggel. A szerszámgépeket úgy kell megtervezni, hogy a minimális ciklusidőben tökéletesen replikálják a 3D-s tervet. A műanyag rész hűtése az öntőeszközön belül kritikus tényező, amely mind a ciklusidőt, mind az alkatrész minőségét befolyásolja.
Tegyük fel a konformális hűtés alapelveit, és nézzük meg a Deep Mold jótékony hatását a szerszámgép kialakítására.
Miért használja a Deep Mold-ot a szerszámgépek konformális hűtésére?
A konformális hűtés célja, hogy gyorsan és egyenletesen csökkentsék a szerszámgépben lévő műanyag rész hőmérsékletét. Az alkatrészt nem lehet eltávolítani a szerszámról, amíg eléggé lehűl, hogy leváljon a szerszámról. A forró pontok késleltetik a részfelszabadulást, az eltávolítás utáni részeknél a lehajláshoz és a süllyedésekhez vezethetnek, és veszélyeztetheti az alkatrész felületének minőségét.
A hűtést úgy érjük el, hogy a folyadékot a szerszámszerszámon belüli csatornákon áthaladjuk úgy, hogy a hő a műanyag részből, a fém szerszámon keresztül és a folyadékban kerüljön ki. Ennek a hűtőhatásnak a sebességét és egyenletességét arra ösztönzi, hogy a folyadékcsatorna milyen szorosan követi a szerszám felületét, és azt, hogy milyen sebességgel halad át a hűtőfolyadék. Biztosítanunk kell továbbá, hogy a szerszámgépek megbízhatóak, elkerülve a hűtőlevegő áramlását, ahol az üledék összegyűlhet és eltömődhet.
A fenti kép - a keresztfúrással előállított hagyományos hűtőcsatornák további dugókat igényelnek a holtpontok elkerülése érdekében. Az éles sarok is turbulenciát hoz létre, és korlátozza a hűtőközeg átfolyási sebességét a csatornán keresztül.
A Deep Mold a szerszámgépek tervezői számára lehetővé teszi a komplex hűtőcsatornák tervezését, amelyek szorosan nyomon követik a komponens felületét, miközben maximalizálják a lamináris áramlást és megszüntetik a holtpontokat, amelyek idővel eltömődhetnek.
A hagyományos formákban keresztfúrt és dugaszolt hűtőcsatornákat használunk az ilyen részek korlátozott régióiban:
Ezzel ellentétben a Deep Mold segítségével olyan kontúros csatornákat tervezhetünk, amelyek szorosan követik az eszköz felületét:
A Deep Mold segít abban, hogy olyan eszközöket tervezzünk, amelyek nemcsak hatékonyabb hűtést biztosítanak, hanem egyszerűbbek a gyártás és összeszerelés.
A hűtési idő 55% -os csökkenése
A vállalatnak meg kellett növelnie a termelékenységet e formákból, hogy lépést tartson a növekvő igényekkel. Hagyományos hűtéssel a teljes ciklusidő 52 másodperc volt, ebből 22 másodpercre volt szükség ahhoz, hogy az oldatot 220 ° C-os olvadási hőmérsékletétől 100 ° C-ra lehűtjük.
Ezeknek az alkatrészeknek a szerszámkészülékei jelentősek és összetettek, nagy üreggel és számos hűtött betéttel. Az eredeti kialakítás az alábbiakban látható.
A betétek eredeti hűtőrendszere több különálló hűtőkört tartalmaz, amint az az alábbi képen látható. Összesen 10 liter / perc hűtővíz kerül felhasználásra.
Az eredeti szerszámgép ejektor oldalának termográfiája mutatja a fal hőmérsékletét a 22 másodperces hűtési ciklus végén. Jelentős változást tapasztalhatunk a hőmérsékleten az öntőformában, forró foltokkal, amelyek veszélyeztethetik a komponenst, amikor eltávolítják a formából:
Az első lépés a dolgok felgyorsításához az öntőforma eszköz viselkedésének szimulálása. Különösen a hotspotok további elemzésre szorulnak, mivel felelősek a hosszú hűtési időért. 20 ciklus szimulációját végeztük el, beleértve a fal hőmérsékletének elemzését is. A modellezett hőmérsékletek jó korrelációt mutatnak a termográfiával.
Most, hogy van egy modellünk a jelenlegi hűtési tervezéstől, a design javítása érdekében javíthatjuk a dolgokat, összpontosítva a forró pontokra. Ebben az esetben a megoldás egy része az, hogy a hagyományos fagyasztócsatornákat a fúvóka oldalán lévő berillium-réz öntőlapba adjuk.
Ezután új AM betéteket dolgozunk ki a szerszám ejektor oldalára, amelyek konformális hűtéssel rendelkeznek a felesleges hő elvezetéséhez. Az alábbi képen a problémás régiókra alkalmazott további 4 mm átmérőjű hűtőcsatornák láthatók:
Az egyik régióban, ahol nem volt elegendő hely a több hűtőcsatornához, a Kärcher javította a terméktervezést, hogy enyhítse a problémát.
Amikor szimuláljuk a hőtani viselkedést ezeken az új hűtőrendszereken keresztül, jelentősen javul a hőmérséklet egyenletessége az egész részen, sokkal rövidebb hűtési ciklus után:
Ezeket a szimulált javításokat az új forma termikus képalkotása támasztja alá rövidített hűtési ciklus után mindössze 10 másodperc alatt:
Az új betéteket a Deep Mold segítségével készítik el a komplex csatornák létrehozásához. Vannak, akik teljesen additívan épülnek, míg mások „hibrid” komponensek, amelyek megmunkálatlan nyersdarabok feletti adalék régiókat alkotnak. Az új ejektor oldali szerelvény az alábbiakban látható:
A hűtési idő 55% -kal 22 másodpercről 10 másodpercre csökkent. Az anyag-takarmányban és a kezelésben eltöltött további időmegtakarítások mellett a gyorsabb hűtés segítette az egyes szerszámok termelési teljesítményének növelését 40% -kal 1500-ról 2100-ra napi részre.
A fenti kép - az eredeti (bal) és az új (jobb) szerszám tervezése.
összefoglalás
A konformos hűtés lehetővé teszi, hogy a szerszámgépek gyorsabban működjenek, és következetesebb alkatrészeket állítsanak elő. A Deep Mold ezt tovább növeli a hőátadás optimalizálásával, hogy a hűtés gyorsabb és egyenletesebb legyen.
