Formkühlkanäle

Formkühlkanäle (Wasserkanäle) sind eines der wichtigsten Systeme in PlastikformWasserkühlleitungen spielen im Formprozess eine Rolle, indem sie Verzerrungen, Toleranzen, Zykluszeiten und Einfallstellen usw. verbessern können. Mit schlechten Kühlkanälen lassen sich nie qualitativ hochwertige Formteile herstellen.

Die Art und Weise, wie ein Teil abkühlt, hat erhebliche Auswirkungen auf die Qualität und Maßgenauigkeit des Teils. Das ideale Teil hat eine gleichmäßige Dicke und wird in einer Form mit gleichmäßiger Temperatur abgekühlt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Teil in alle Richtungen gleichmäßig schrumpft. Wenn wir uns von den idealen Bedingungen entfernen, verursachen wir eine variable Schrumpfung des Teils.

Die Bereiche, die zuerst gefrieren, werden von den Bereichen gezogen, die zuletzt schrumpfen. Dies führt zu Spannungen und Verformungen im Teil. Die Abkühlungsdiagramme zeigen Bereiche, in denen dies auftritt. Das Diagramm zur Abkühlungsqualität hebt die Problembereiche im Teil hervor. Die Diagramme zur Oberflächentemperaturabweichung und zur Gefrierzeitabweichung zeigen das Ausmaß und die Bereiche der unterschiedlichen Abkühlung.

Die Diagramme zeigen Ihnen, wo aufgrund der Geometrie (Oberflächentemperaturvarianz) und der Dicke (Gefrierzeitvarianz) eines Teils Wärme verbleibt. Beachten Sie, dass die Adviser-Ergebnisse ISO-thermisch sind. Dies bedeutet, dass die Wände der Form auf einer konstanten Temperatur gehalten werden. Dies unterscheidet sich von den tatsächlichen Bedingungen, unter denen das Werkzeug in der Nähe der Wasserleitungen am kältesten und dazwischen am wärmsten ist.

Ergebnisse zur Oberflächentemperaturvariation

Das Ergebnis „Oberflächentemperaturabweichung“ hebt Bereiche hervor, in denen die Geometrie des Teils lokale Wärmekonzentrationen verursacht. Die Bereiche mit hohen Oberflächentemperaturabweichungen im Teil sind normalerweise Innenbereiche mit tiefen Kernen. Dies liegt daran, dass nicht genügend thermische Masse vorhanden ist, um die Wärme abzuleiten. Daher sind diese Bereiche natürliche „Hot Spots“, die schwer zu kühlen sind. Bubbler und Wärmestifte werden häufig verwendet, um die Kühlung in diesen Bereichen zu verbessern.

Beachten Sie, dass der Kernstift, der die Innenseite des unten gezeigten Teils bildet, heißer ist als die Außenseite. Dies liegt daran, dass er die gleiche Wärmebelastung wie die Außenfläche hat, aber weniger thermische Masse besitzt. Beachten Sie auch, dass es in der Mitte des Stifts heißer ist. Dies liegt daran, dass sich an jedem Ende des Stifts eine Senke befindet, wodurch der heißeste Bereich in die Mitte gedrückt wird.

Ergebnisse der Zeitabweichung einfrieren

Das Ergebnis der Gefrierzeitvarianz zeigt die Zeit an, die jedes Element des Modells zum vollständigen Gefrieren benötigt. Die Ergebnisse der Gefrierzeitvarianz zeigen Stellen am Teil an, die möglicherweise neu gestaltet werden müssen, z. B. durch Reduzierung der Wandstärke, oder Stellen in der Form, die zusätzliche Kühlkapazität erfordern.

Am schnellsten und zuerst kühlt der dünne Rand des Teils ab (-2,95). Der zweite Bereich ist der dünne Bereich des Rohrs (0,63). Der dritte ist der dicke Abschnitt des Rohrs (4,22). Um diese Probleme zu lösen, wurde der Flansch verdickt und dem dicken Abschnitt eine Abflachung hinzugefügt, um diesen Bereich dünner zu machen. Diese Änderungen waren wichtig, um Verformungen und unterschiedliche Schrumpfungen in diesem Teil mit engen Toleranzen zu minimieren.

Welche Probleme kann eine schlechte Qualität der Kühlkanäle verursachen?

• Übermäßiges Verziehen und/oder Einsinken in Bereichen mit großen Kühlschwankungen.
•  Kurze Schüsse oder schlechte Schweißnaht Bildung in kälteren Gebieten.
• Erhöhte Formspannungen.

Arten von Formkühlkanälen

Kühlkanalkonfigurationen können seriell oder parallel sein. Beide Konfigurationen sind in Abbildung 1 unten dargestellt.

ABBILDUNG 1. Kühlkanalkonfigurationen

Parallele Kühlkanäle

Parallel Formkühlung Kanäle werden gerade durch einen Versorgungsverteiler zu einem Sammelverteiler gebohrt. Aufgrund der Strömungseigenschaften des parallelen Designs kann die Strömungsrate entlang verschiedener Kühlkanäle unterschiedlich sein, abhängig vom Strömungswiderstand jedes einzelnen Kanals. individueller Kühlkanal. Diese unterschiedlichen Durchflussraten führen wiederum dazu, dass die Wärmeübertragungseffizienz der Kühlkanäle von einem zum anderen variiert. Infolgedessen kann die Kühlung der Form bei einer parallelen Kühlkanalkonfiguration ungleichmäßig sein.

Normalerweise verfügen die Hohlraum- und Kernseiten der Form jeweils über ein eigenes System paralleler Kühlkanäle. Die Anzahl der Kühlkanäle pro System variiert je nach Größe und Komplexität der Form.

Serielle Kühlkanäle

Kühlkanäle, die in einer einzigen Schleife vom Kühlmitteleinlass bis zum Kühlmittelauslass verbunden sind, werden als serielle Kühlkanäle bezeichnet. Diese Art der Kühlkanalkonfiguration wird am häufigsten empfohlen und verwendet. Wenn die Kühlkanäle einheitlich groß sind, kann das Kühlmittel seine (vorzugsweise) turbulente Strömungsrate über seine gesamte Länge beibehalten. Turbulente Strömung ermöglicht eine effektivere Wärmeübertragung. Dies wird im Abschnitt Wärmeübertragung des Kühlmittelflusses ausführlicher erläutert. Sie sollten jedoch darauf achten, den Temperaturanstieg des Kühlmittels zu minimieren, da das Kühlmittel die gesamte Wärme entlang des gesamten Kühlkanalpfads aufnimmt. Im Allgemeinen sollte der Temperaturunterschied des Kühlmittels am Einlass und am Auslass bei Allzweckformen innerhalb von 5 °C und bei 3 °C liegen. Präzisionsformen. Für große Kunststoffformen, mehr als eine Seriennummer Kühlkanäle sind erforderlich, um eine gleichmäßige Kühlmitteltemperatur und damit eine gleichmäßige Formkühlung.

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Formenkühlkanäle zur Verbesserung der Qualität von Kunststoffformteilen

Eine grundlegende Regel des Spritzgießens ist, dass heißes Material in die Form gelangt, wo es schnell abkühlt. Kühlkanäle in der Form auf eine Temperatur gebracht, bei der sie ausreichend erstarrt, um das Muster zu erhalten. Die Hitze der Kunststoff-Formwerkzeuge ist aus diesem Grund wichtig, da es einen Teil des allgemeinen Formzyklus regelt.

Während die Schmelze bei heißen Spritzgusswerkzeugen freier fließt, ist eine längere Abkühlzeit erforderlich, bevor das erstarrte Formteil ausgeworfen werden kann. Andererseits erstarrt die Schmelze zwar in einem kalten Werkzeug schnell, erreicht aber möglicherweise nicht genau die äußersten Enden der Kavität. Um den perfekten Formzyklus zu erreichen, muss daher ein Kompromiss zwischen den beiden Gegensätzen eingegangen werden.

Die Betriebstemperatur der Form hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von: Art und Qualität des zu formenden Materials, Fließlänge innerhalb der Form, Wandstärke des Formteils, Dauer des Zuführverfahrens usw.

Es erweist sich häufig als hilfreich, eine etwas höhere Temperatur zu verwenden, als nur zum Füllen der Vertiefung erforderlich ist, da dadurch die Oberflächenbeschaffenheit des Formteils durch Minimieren von Bindenähten, Fließpunkten und anderen Schönheitsfehlern tendenziell verbessert wird.

Um den erforderlichen Temperaturunterschied zwischen der Form und dem Kunststoffmaterial aufrechtzuerhalten, wird Wasser (oder eine andere Flüssigkeit) durch Kühllöcher oder -kanäle innerhalb der Kunststoffform. Diese Löcher oder Kanäle werden Fließwege oder Wasserwege genannt und das gesamte System der Fließwege wird als Kreislauf bezeichnet.

Während der Formfüllphase sollte sich das heißeste Material in der Nähe des Eintrittspunkts, also des Angusses, befinden, das kühlste Material könnte sich an der Stelle befinden, die am weitesten vom Eintritt entfernt ist. Die Temperatur des Kühlmittels steigt jedoch, wenn es durch die Kunststoffform fließt.

Um eine gleichmäßige Abkühlungsrate über der Formoberfläche zu erreichen, ist es folglich erforderlich, die einströmende Kühlflüssigkeit in der Nähe der „heißen“ Formoberflächen anzuordnen und die Kanäle mit der „erhitzten“ Kühlflüssigkeit in der Nähe der „kühlen“ Formoberflächen auszuwählen.

Wie die folgenden Diskussionen wahrscheinlich zeigen werden, ist es jedoch nicht immer praktikabel, die idealisierte Methode anzuwenden. Der Konstrukteur muss beim Entwurf von Kühlmittelkreisläufen sein gesundes Urteilsvermögen walten lassen, wenn unnötig teure Formen vermieden werden sollen.

Artikel für den Durchfluss von Wasser (oder anderen Flüssigkeiten) sind im Handel erhältlich. Diese Einheiten werden grundsätzlich über handliche Schläuche mit der Form verbunden, mit der Einheit kann die Temperatur der Form in engen Grenzen gehalten werden. Eine enge Wärmemanipulation ist mit der Optionsstrategie, bei der die Form an eine Kaltwasserversorgung angeschlossen wird, nicht möglich.

Dies ist grundsätzlich die Aufgabe des Formenbauers, geeignete Wasserkühlungsleitungen Design innerhalb der Form. Im Allgemeinen sind die einfachsten Methoden diejenigen, bei denen Löcher längs durch die Form gebohrt werden. Dies ist jedoch definitiv nicht die beste Methode für eine bestimmte Form.

Bei der Verwendung von Bohrungen für den Kühlmittelfluss dürfen diese allerdings nicht zu nahe an der Kavität platziert werden (näher als 15 mm), da es sonst zu einer deutlichen Temperaturänderung um die Form herum und daraus resultierenden Formproblemen kommen kann.

Der Entwurf eines Wasserkreislauf Es ist häufig kompliziert, dass die Fließwege nicht zu nahe an einem anderen Loch in derselben Formplatte gebohrt werden dürfen. Es sei daran erinnert, dass die Formplatte eine beträchtliche Anzahl von Löchern oder Aussparungen aufweist, um Auswerferstifte, Führungssäulen, Führungsbuchsen, Angussbuchsen, Einsätze usw. aufzunehmen.

Wie nahe man sicher an der Stelle eines Kühlwasserkanals neben einem anderen Loch sein kann, hängt in hohem Maße von der Tiefe der erforderlichen Kühlwasserkanalbohrung ab. Beim Bohren tiefer Kühlwasserkanäle besteht die Tendenz, dass die Bohrung von ihrem vorgeschriebenen Kurs abweicht. Eine häufig angewandte Regel besagt, dass bei Bohrungen mit einer Tiefe von etwa 149 mm der Kühlkanal nicht näher als 3 mm an einem anderen Loch sein sollte. Bei größeren Kühlwasserkanälen erhöht sich diese Toleranz auf 6 mm.

Um die größtmögliche verfügbare Situation für einen Wasserkreislauf zu erreichen, ist es eine gute Übung, den Kühlkreislauf so früh wie möglich in den Entwurf einzuplanen. Die anderen Formteile, z. B. Auswerferstifte, Führungsbuchsen usw., können dann entsprechend platziert werden.

Tipps zur Herstellung von Formkühlkanälen

Dieser Fertigungstipp ist für Kunststoff-Spritzgussformen, die runde Einsätze mit O-Ringen haben und Kühlkanal auf der Außenseite.

Wenn wir den Einsatz mit dem O-Ring in die Öffnung im Einsatz einsetzen, beschädigen wir manchmal den O-Ring, weil die Kante in der Kühlöffnung zu scharf ist und einen Teil des O-Rings abschneidet und den O-Ring beschädigt. Um dieses Problem zu vermeiden, müssen wir der Kante der Kühlöffnung in der Einsatzplatte eine kleine Fase hinzufügen. Wenn der O-Ring in die Kühlöffnung gelangt, wird er nicht beschädigt, da die Kantenfläche glatt ist.

Unterhalb des roten Zyklusbereichs ist die Kante zu scharf und beschädigt den O-Ring. Dieses Problem lässt sich lösen, indem wir der O-Ring-Tasche eine Fase hinzufügen.

In den folgenden Bereichen liegt ein anderer Falltyp vor. Der offene Bereich des Kühllochs weist eine sehr scharfe Kante auf. Der Werkzeugmacher kann sich beim Berühren dieses Bereichs die Hände schneiden. Um dieses Problem zu vermeiden, müssen wir einen gewissen Radius hinzufügen und diesen Bereich rund machen.

 

Schritt, um einen Radius für dieses Problem zu schaffen,

1. Suchen Sie sich eine Handschleifmaschine und wählen Sie einen runden, nicht spitzen Schleifstift.

2. Überprüfen Sie anhand der Zeichnung, wie groß die Abrundungsfläche Sie machen können. Wenn die Abrundungsfläche zu groß ist, kann es sein, dass Wasser unter dem O-Ring austritt. In diesem Fall beträgt der Abstand zwischen dem O-Ring und dem Kühlloch 1,5 mm, daher können wir rund um das Kühlloch eine Abrundungsfläche mit einem Radius von 1 mm machen.

3. Schleifen Sie die Rundung rund um das Kühlloch per Hand. Gehen Sie dabei vorsichtig vor, damit Sie die Oberfläche rund um das Kühlloch nicht beschädigen. Das Bild unten zeigt, wie eine gute Kühlfase aussehen sollte.