Wat is een spuitgietkoelplaat?
Injectievorm koelplaat in spuitgieten verwijst naar een component of structuur die is ontworpen om het koelproces van de mal te verbeteren tijdens de spuitgietcyclus. Spuitgieten is een productieproces waarbij gesmolten plastic in een malholte wordt gespoten om een specifieke vorm te vormen. Efficiënte koeling is cruciaal in dit proces om een goede stolling van het plastic te garanderen en om hoogwaardige gegoten onderdelen te verkrijgen.
Koelschotten voor spuitgietmatrijzen worden doorgaans in de matrijsholte geplaatst om de koeling van het geïnjecteerde plastic te reguleren en optimaliseren. Deze schotten kunnen verschillende vormen aannemen, zoals vinnen, kanalen of andere structuren, en worden strategisch geplaatst om de stroom van koelmiddel (meestal water of olie) door de matrijs te regelen. Het primaire doel van koelschotten is om snel warmte uit het gesmolten plastic te halen, wat zorgt voor snellere en gelijkmatigere stolling.
Door gebruik te maken van malkoelschotten kunnen fabrikanten de cyclustijden verbeteren, de dimensionale stabiliteit van de gegoten onderdelen verbeteren, het risico op defecten verminderen en uiteindelijk de algehele efficiëntie van het spuitgietproces verhogen. Het ontwerp en de plaatsing van koelschotten zijn afhankelijk van factoren zoals de geometrie van het gegoten onderdeel, het gebruikte materiaal en de specifieke vereisten van het gietproces.
Belang van koelplaat voor spuitgietmatrijzen
Koelplaten voor mallen spelen een cruciale rol in het spuitgietproces en zijn om verschillende redenen belangrijk:
- Cyclustijdreductie: Efficiënte koelplaten helpen bij snellere en gelijkmatigere koeling van het gegoten onderdeel. Door het koelproces te optimaliseren, kan de totale cyclustijd van het spuitgietproces worden verkort. Kortere cyclustijden dragen bij aan hogere productiesnelheden en verbeterde operationele efficiëntie.
- Dimensionale stabiliteit: Juiste koeling is essentieel voor het bereiken van dimensionale nauwkeurigheid en stabiliteit in de gegoten onderdelen. Koelschotten helpen bij het regelen van de koelsnelheid, waardoor kromtrekken of vervorming van het eindproduct wordt voorkomen. Consistente en gecontroleerde koeling helpt de gewenste afmetingen van de gegoten componenten te behouden.
- Kwaliteitsverbetering: Uniforme koeling minimaliseert de kans op interne spanningen, verzakkingen en andere defecten in de gegoten onderdelen. Door ongelijkmatige koeling te voorkomen, dragen koelplaten bij aan eindproducten van hogere kwaliteit met minder oppervlakte-imperfecties en verbeterde structurele integriteit.
- Materiaalselectie en verwerkingsoptimalisatie: Verschillende materialen hebben verschillende koelvereisten. Koelschotten maken het mogelijk om het koelproces aan te passen op basis van het specifieke materiaal dat wordt gebruikt. Deze flexibiliteit is cruciaal voor het optimaliseren van de spuitgietparameters en het bereiken van de gewenste materiaaleigenschappen in het eindproduct.
- Energie-efficiëntie: Efficiënte koelplaten dragen bij aan energiebesparing door nauwkeurige controle van het koelproces mogelijk te maken. Door de mal effectiever te koelen, is het mogelijk om de hoeveelheid tijd die de mal in de koelfase doorbrengt te verminderen, wat leidt tot energie-efficiëntie en kostenbesparingen op de lange termijn.
- Verlengde levensduur van gereedschap: Goede koeling helpt bij het beheersen van de thermische spanningen die op de mal worden uitgeoefend. Door oververhitting te voorkomen en een gelijkmatige temperatuurverdeling te garanderen, dragen koelplaten bij aan de levensduur en duurzaamheid van de spuitgietmatrijs, waardoor onderhoudskosten en downtime worden verminderd.
Samenvattend zijn koelplaten voor spuitgietmatrijzen essentieel voor het optimaliseren van het spuitgietproces, het verbeteren van de kwaliteit van gegoten producten, het verkorten van cyclustijden en het verbeteren van de algehele operationele efficiëntie in de maakindustrie.
Wat doen ze voor schimmelkoeling? Bubblers en Baffles
Waterkoeler bubbelaar en baffle zijn delen van koelleidingen die de koelmiddelstroom omleiden naar gebieden waar normaal gesproken geen koeling zou zijn. Koelkanalen worden doorgaans geboord door de vormholte en kern. De mal kan echter bestaan uit gebieden die te ver weg liggen om normale koelkanalen te kunnen herbergen. Alternatieve methoden om deze gebieden gelijkmatig te koelen met de rest van het onderdeel omvatten het gebruik van Baffles, Bubblers of Thermal Pins, zoals hieronder weergegeven.
Verslagen
Een malschot is eigenlijk een koelkanaal dat loodrecht op een hoofdkanaal is geboord koellijn, met een blad dat één koelkanaal verdeelt in twee halfronde kanalen. Het koelmiddel stroomt in één kant van het blad vanuit de hoofdstroom koellijn, draait om de punt heen naar de andere kant van de keerplaat en stroomt vervolgens terug naar de hoofdkoellijn.
Deze methode biedt maximale dwarsdoorsneden voor het koelmiddel, maar het is moeilijk om de verdeler precies in het midden te monteren. Het koeleffect en daarmee de temperatuurverdeling aan de ene kant van de kern kan verschillen van die aan de andere kant. Dit nadeel van een overigens economische oplossing, wat betreft de productie, kan worden geëlimineerd als de metalen plaat die de baffle vormt, is gedraaid. Bijvoorbeeld, de helix baffle, zoals weergegeven in Afbeelding 2 hieronder, transporteert de koelvloeistof naar de punt en terug in de vorm van een helix. Het is bruikbaar voor diameters van 12 tot 50 mm en zorgt voor een zeer homogene temperatuurverdeling. Een andere logische ontwikkeling van baffles zijn enkel- of dubbelvluchtige spiraalkernen, zoals weergegeven in Afbeelding 2 hieronder.
Bubbels
Een mold cooling bubbler lijkt op een baffle, behalve dat het blad is vervangen door een kleine buis. De koelvloeistof stroomt in de bodem van de buis en "bubbelt" uit de bovenkant, zoals een fontein. De koelvloeistof stroomt vervolgens langs de buitenkant van de buis om zijn stroom door de koelkanaal.
De meest effectieve koeling van slanke kernen wordt bereikt met bubblers. De diameter van beide moet zo worden aangepast dat de stromingsweerstand in beide dwarsdoorsneden gelijk is. De voorwaarde hiervoor is:
Binnendiameter / Buitendiameter = 0,707
Vormkoeling Bubblers zijn commercieel verkrijgbaar en worden meestal in de kern geschroefd, zoals weergegeven in Afbeelding 3 hieronder. Tot een diameter van 4 mm moet de buis aan het uiteinde worden afgeschuind om de doorsnede van de uitlaat te vergroten; deze techniek wordt geïllustreerd in Afbeelding 3. Bubblers kunnen niet alleen worden gebruikt voor koeling van de malkern, maar ook voor het koelen van vlakke maldelen, die niet van geboorde of gefreesde kanalen kunnen worden voorzien.
Figuur 3. (Links) Bubblers geschroefd in de kern. (Rechts) Bubbler afgeschuind om de uitlaat te vergroten
OPMERKING: Omdat zowel malkoelschotten als bubblers smallere stromingsgebieden hebben, neemt de stromingsweerstand toe. Daarom moet er voorzichtigheid worden betracht bij het ontwerpen van de grootte van deze apparaten. Het stromings- en warmteoverdrachtsgedrag voor zowel schotten als bubblers kan eenvoudig worden gemodelleerd en geanalyseerd door C-MOLD Cooling-analyse.
Thermische pinnen
Een thermische pin is een alternatief voor spuitgieten schotten en bubbelaars. Het is een afgesloten cilinder gevuld met vloeistof. De vloeistof verdampt terwijl het warmte onttrekt aan het gereedschapsstaal en condenseert terwijl het de warmte afgeeft aan het koelmiddel, zoals weergegeven in Afbeelding 4. De warmteoverdrachtsefficiëntie van een thermische pen is bijna tien keer zo groot als die van een koperen buis. Voor een goede warmtegeleiding moet u een luchtspleet tussen de thermische pen en de mal vermijden of deze vullen met een zeer geleidende kit.
Koeling van slanke kernen
Als de diameter of breedte erg klein is (minder dan 3 mm), is alleen luchtkoeling mogelijk. Lucht wordt van buitenaf naar de kernen geblazen tijdens het openen van de mal of stroomt van binnenuit door een centraal gat, deze procedure staat natuurlijk niet toe om een exacte maltemperatuur te handhaven.
Betere koeling van slanke kernen (die kleiner zijn dan 5 mm) wordt bereikt door inzetstukken te gebruiken die zijn gemaakt van materialen met een hoge thermische geleidbaarheid, zoals koper of beryllium-kopermaterialen. Deze techniek wordt geïllustreerd in Afbeelding 6 hieronder. Dergelijke inzetstukken worden in de kern geperst en strekken zich uit met hun basis, die een zo groot mogelijke doorsnede heeft, in een koelkanaal.
Koelen van grote kernen
Voor grote kerndiameters (40 mm en groter) moet een positief transport van koelmiddel worden gewaarborgd. Dit kan worden gedaan met inzetstukken waarin het koelmiddel de punt van de kern bereikt via een centrale boring en via een spiraal naar de omtrek wordt geleid, en tussen kern en inzetstuk spiraalvormig naar de uitlaat, zoals weergegeven in Afbeelding 7. Dit ontwerp verzwakt de kern aanzienlijk.
Koelcilinderkernen
Koeling van cilinderkernen en andere ronde onderdelen moet worden gedaan met een dubbele helix, zoals hieronder weergegeven. De koelvloeistof stroomt in één helix naar de kernpunt en keert terug in een andere helix. Om ontwerpredenen moet de wanddikte van de kern in dit geval minimaal 3 mm zijn.