Canali di raffreddamento dello stampo

I canali di raffreddamento dello stampo (canali dell'acqua) sono uno dei sistemi importanti in stampo in plasticaLe linee di raffreddamento ad acqua svolgono un ruolo nel processo di stampaggio che potrebbe migliorare la distorsione, la tolleranza, il tempo di ciclo, il segno di depressione e così via; canali di raffreddamento scadenti non saranno mai in grado di ottenere parti stampate di alta qualità.

Il modo in cui una parte si raffredda ha un effetto drammatico sulla qualità della parte e sulla precisione dimensionale. La parte ideale è di spessore uniforme raffreddata in uno stampo a temperatura uniforme. Ciò assicura che la parte si restringa alla stessa velocità in tutte le direzioni. Man mano che ci allontaniamo dalle condizioni ideali, induciamo un restringimento variabile nella parte.

Le aree che si congelano per prime saranno tirate dalle aree che si restringono per ultime. Ciò induce stress e deformazione modellati nella parte. I grafici di raffreddamento mostrano le aree in cui ciò si verificherà. Il grafico della qualità di raffreddamento evidenzia le aree problematiche nella parte. I grafici della varianza della temperatura superficiale e della varianza del tempo di congelamento mostrano l'entità e le aree del raffreddamento differenziale.

I grafici mostrano dove il calore tende a rimanere in una parte a causa della sua geometria (Surface Temperature Variance) e del suo spessore (Freeze Time Variance). Tieni presente che i risultati di Adviser sono ISO termici. Ciò significa che le pareti dello stampo sono mantenute a una temperatura costante. Ciò differisce dalle condizioni effettive in cui l'utensile è più freddo vicino alle linee dell'acqua e più caldo tra di esse.

Risultati della varianza della temperatura superficiale

Il risultato della variazione della temperatura superficiale evidenzia le aree in cui la geometria della parte causerà concentrazioni di calore locali. Le aree con elevata variazione della temperatura superficiale nella parte sono solitamente regioni interne con nuclei profondi. Ciò è dovuto al fatto che non c'è sufficiente massa termica per rimuovere il calore. Pertanto queste aree sono "punti caldi" naturali difficili da raffreddare. Gorgogliatori e perni riscaldanti sono spesso utilizzati per migliorare il raffreddamento in queste aree.

Si noti che il perno centrale che forma l'interno della parte mostrata di seguito è più caldo dell'esterno. Questo perché ha lo stesso carico termico della superficie esterna ma ha una massa termica inferiore. Si noti inoltre che è più caldo al centro del perno. Questo perché il dissipatore si trova a ciascuna estremità del perno, forzando l'area più calda al centro.

Risultati della varianza del tempo di congelamento

Il risultato della varianza del tempo di congelamento mostra il tempo necessario affinché ogni elemento del modello si congeli completamente. I risultati della varianza del tempo di congelamento indicano i punti della parte che potrebbero richiedere una riprogettazione, come la riduzione dello spessore di una parete, o punti nello stampo che richiederanno una capacità di raffreddamento aggiuntiva.

La più veloce e la prima a raffreddarsi è il bordo sottile della parte (-2,95). La seconda area è l'area sottile del tubo (0,63). La terza è la sezione spessa del tubo (4,22). Per risolvere questi problemi, la flangia è stata ispessita e alla sezione spessa è stata aggiunta una superficie piana per assottigliare quell'area. Queste modifiche sono state importanti per ridurre al minimo la deformazione e il restringimento differenziale in questa parte con tolleranza stretta.

Quali problemi possono causare canali di raffreddamento di scarsa qualità?

• Deformazione e/o cedimento eccessivi nelle aree con grandi variazioni di raffreddamento.
•  Tiri corti o scadenti linea di saldatura formazione nelle zone più fredde.
• Aumento delle sollecitazioni modellate.

Tipi di canali di raffreddamento dello stampo

Le configurazioni dei canali di raffreddamento possono essere seriali o parallele. Entrambe le configurazioni sono illustrate nella Figura 1 qui sotto.

FIGURA 1. Configurazioni dei canali di raffreddamento

Canali di raffreddamento paralleli

Parallelo raffreddamento dello stampo i canali vengono forati direttamente da un collettore di alimentazione a un collettore di raccolta. A causa delle caratteristiche di flusso del design parallelo, la portata lungo vari canali di raffreddamento può essere diversa, a seconda della resistenza al flusso di ciascuno canale di raffreddamento individuale. Queste diverse portate, a loro volta, causano la variazione dell'efficienza di trasferimento del calore dei canali di raffreddamento da uno all'altro. Di conseguenza, il raffreddamento dello stampo potrebbe non essere uniforme con una configurazione a canali di raffreddamento paralleli.

In genere, i lati della cavità e del nucleo dello stampo hanno ciascuno il proprio sistema di canali di raffreddamento paralleli. Il numero di canali di raffreddamento per sistema varia a seconda delle dimensioni e della complessità dello stampo.

Canali di raffreddamento seriali

I canali di raffreddamento collegati in un singolo circuito dall'ingresso del refrigerante alla sua uscita sono chiamati canali di raffreddamento seriali. Questo tipo di configurazione del canale di raffreddamento è il più comunemente consigliato e utilizzato. Per progettazione, se i canali di raffreddamento sono di dimensioni uniformi, il refrigerante può mantenere la sua portata (preferibilmente) turbolenta per tutta la sua lunghezza. Il flusso turbolento consente di trasferire il calore in modo più efficace. Il trasferimento di calore del flusso del refrigerante discute questo in modo più approfondito. Tuttavia, dovresti fare attenzione a ridurre al minimo l'aumento di temperatura del refrigerante, poiché il refrigerante raccoglierà tutto il calore lungo l'intero percorso del canale di raffreddamento. In generale, la differenza di temperatura del refrigerante all'ingresso e all'uscita dovrebbe essere entro 5ºC per stampi per uso generale e 3ºC per stampi di precisione. Per grandi stampi in plastica, più di una serie canali di raffreddamento sono necessari per garantire una temperatura uniforme del refrigerante e quindi una configurazione uniforme del canale di raffreddamento raffreddamento dello stampo.

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Canali di raffreddamento dello stampo per migliorare la qualità della parte stampata in plastica

Una regola fondamentale dello stampaggio a iniezione è che il materiale caldo entra nello stampo, dove si raffredda rapidamente canali di raffreddamento nello stampo a un calore tale da irrigidirlo abbastanza da mantenere il loro schema. Il calore del utensili per stampi in plastica è per questo motivo importante poiché regola una parte del ciclo generale di stampaggio.

Mentre la fusione scorre più liberamente con uno stampo a iniezione caldo, è necessario un periodo di raffreddamento migliore prima che lo stampaggio solidificato possa essere espulso. In alternativa, mentre la fusione si irrigidisce rapidamente in uno stampo freddo, potrebbe non raggiungere esattamente le estremità della cavità. Per questo motivo, si deve accettare un compromesso tra i 2 opposti per ottenere il ciclo di stampaggio perfetto.

La temperatura di esercizio dello stampo dipenderà da diversi aspetti, tra cui: modello e qualità del materiale da stampare; lunghezza del flusso all'interno dell'impronta; porzione di parete dello stampo; periodo del metodo di alimentazione, ecc.

Spesso si rivela utile utilizzare una temperatura leggermente più alta di quella necessaria per riempire semplicemente l'impronta, poiché ciò tende a migliorare la finitura superficiale dello stampo riducendo al minimo le linee di saldatura, i punti di flusso e altre imperfezioni.

Per mantenere la differenza di temperatura richiesta tra lo stampo e il materiale plastico, l'acqua (o un altro fluido) viene distribuita attraverso fori o canali di raffreddamento all'interno dello stampo di plastica. Questi fori o canali sono chiamati flow-ways o water-ways e il sistema completo di flowways è noto come circuito.

Durante la fase di riempimento dell'impronta, il materiale più caldo dovrebbe essere vicino al punto di ingresso, ovvero il gate, il materiale più freddo potrebbe essere nel punto più lontano dall'ingresso. Il calore del fluido refrigerante, tuttavia, aumenta quando passa attraverso lo stampo di plastica.

Successivamente, per ottenere una velocità di raffreddamento uniforme sopra la superficie di stampaggio, è necessario posizionare il fluido refrigerante in entrata accanto alle superfici di stampaggio "calde" e scegliere i canali contenenti il fluido refrigerante "riscaldato" accanto alle superfici di stampaggio "fredde"?

Tuttavia, come si vedrà probabilmente dai prossimi dibattiti, non è sempre possibile utilizzare la tecnica ideale e il progettista deve usare una buona dose di buon senso quando predispone i circuiti di raffreddamento, se vuole evitare stampi eccessivamente costosi.

Articoli per il flusso di acqua (o altri fluidi) sono disponibili in senso commerciale. Queste unità sono fondamentalmente collegate allo stampo tramite tubi flessibili gestibili, con l'unità la temperatura dello stampo può essere mantenuta entro limiti ravvicinati. La manipolazione del calore ravvicinato non è disponibile utilizzando la strategia delle opzioni in cui lo stampo è interconnesso alla fornitura di acqua fredda.

Fondamentalmente è compito del progettista dello stampo offrire soluzioni adatte linee di raffreddamento ad acqua design all'interno dello stampo. In generale, i metodi più semplici sono quelli in cui i fori vengono praticati longitudinalmente attraverso lo stampo. Tuttavia, questo non è esattamente il modo migliore per uno stampo particolare.

Tuttavia, quando si utilizzano fori per il flusso del refrigerante, questi non devono essere posizionati troppo vicino alla cavità (meno di 15 mm), poiché è possibile che si verifichi una versione termica etichettata attraverso l'impronta, con conseguenti problemi di stampaggio.

Il design di un circuito dell'acqua è spesso complicato dai piedi che i percorsi di flusso non devono essere forati troppo vicini a un altro foro nella piastra dello stampo simile. Va ricordato che la piastra dello stampo ha una quantità considerevole di fori o recessi, per ospitare perni di espulsione, pilastri di guida, boccole di guida, boccole di colata, inserti, ecc.

Quanto sia sicuro avvicinarsi alla posizione in un canale di flusso dell'acqua di raffreddamento accanto a un altro foro dipende in larga misura dalla profondità della perforazione del canale di flusso di raffreddamento richiesta. Durante la perforazione di canali di flusso dell'acqua profondi, c'è una tendenza per il foro a deviare dal suo percorso prescritto. Una regola che viene spesso utilizzata è che per perforazioni profonde circa 149 mm il canale di raffreddamento non dovrebbe essere più vicino di 3 mm a qualsiasi altro foro. Per canali di flusso dell'acqua più grandi questa tolleranza è aumentata a 6 mm.

Per ottenere la migliore situazione disponibile per un solo circuito idraulico, è un buon esercizio disporre il circuito di raffreddamento il prima possibile nel progetto. Gli altri elementi dello stampo, ad esempio perni di espulsione, boccole di guida, ecc., possono quindi essere posizionati di conseguenza.

Suggerimenti per la produzione di canali di raffreddamento per stampi

Questo suggerimento di produzione è per stampi a iniezione di plastica che hanno inserti rotondi con o-ring e canale di raffreddamento all'esterno.

Quando inseriamo l'inserto con l'O-ring nel foro dell'inserto, a volte danneggiamo l'O-ring, perché il bordo nel foro di raffreddamento è troppo affilato e taglia via una parte dell'O-ring, danneggiandolo. Per evitare questo problema, dobbiamo aggiungere una piccola smussatura al bordo del foro di raffreddamento nella piastra dell'inserto. Quando l'O-ring arriva al foro di raffreddamento, non verrà danneggiato poiché l'area del bordo è liscia.

Al di sotto dell'area del ciclo rosso, il bordo è troppo affilato e danneggerà l'O-ring. Se aggiungiamo una smussatura nella tasca dell'O-ring, questo problema potrebbe essere risolto.

Le aree sottostanti presentano un altro tipo di caso: l'area aperta del foro di raffreddamento presenta un bordo molto affilato, che potrebbe tagliare le mani dell'utensileria se toccasse quell'area. Per evitare questo problema, dobbiamo aggiungere un po' di raggio e rendere quest'area rotonda.

 

Passaggio per creare il raggio per questo problema,

1. Procuratevi una smerigliatrice manuale e scegliete un perno di smerigliatura che sia rotondo e non affilato.

2. Controllando sul disegno quanto grande può essere il filetto, se è troppo grande potrebbe fuoriuscire l'acqua da sotto l'O-ring, in questo caso ci sono 1,5 mm dall'O-ring al foro di raffreddamento, quindi possiamo realizzare un filetto con raggio di 1 mm tutt'intorno al foro di raffreddamento.

3. Macinare manualmente il filetto attorno al foro di raffreddamento, facendo attenzione a non danneggiare la superficie attorno al foro di raffreddamento; l'immagine sottostante mostra come dovrebbe essere la smussatura di raffreddamento.