Леенето под налягане позволява на пластмасовите продукти да се произвеждат в сложни и сложни детайли, често в значителни производствени серии, с повтарящи се толеранси и високо качество на повърхността. Инструментите за формоване трябва да бъдат проектирани така, че да репликират 3D дизайна в минималното време на цикъла. Охлаждането на пластмасовата част, тъй като тя се втвърдява в инструмента за отливане е критичен фактор, засягащ както времето на цикъла, така и качеството на детайла.
Нека да повторим принципите на конформното охлаждане и да видим благоприятното въздействие на Deep Mold върху дизайна на инструмента.
Защо да използвате Deep Mold за конформно охлаждане на формовъчните инструменти?
Целта на конформното охлаждане е бързо и равномерно да се намали температурата на пластмасовата част вътре в инструмента. Частта не може да се отстрани от инструмента, докато се охлади достатъчно, за да се отдели от матрицата. Всяка гореща точка ще забави отделянето на части, може да доведе до деформиране и потапяне в детайла след отстраняването и може да компрометира качеството на повърхността на компонента.
Охлаждането се постига чрез преминаване на флуид през каналите във вътрешността на формовъчния инструмент, така че топлината да се изведе от пластмасовата част, през металния инструмент и да се отдалечи във флуида. Скоростта и равномерността на този охлаждащ ефект се задвижват от това, колко близо каналът за флуид следи повърхността на инструмента и скоростта, с която охлаждащата течност преминава през нея. Също така трябва да гарантираме, че нашите инструменти за плесени са надеждни, като се избягват мъртви места в потока на охлаждащата течност, където утайката може да се събере и да създаде запушвания.
Изображение по-горе - конвенционалните канали за охлаждане, произведени чрез кръстосано пробиване, изискват допълнителни тапи, за да се избегнат мъртви зони. Острият ъгъл също създава турбуленция и ограничава дебита на охлаждащата течност през канала.
Deep Mold дава на дизайнерите на формовъчни инструменти свободата да проектират комплексни охлаждащи канали, които следят плътно повърхността на компонента, като същевременно максимизират ламинарния поток и премахват мъртвите точки, които иначе биха се запушили.
В конвенционалните форми имаме кръстосано пробити и включени охлаждащи канали в ограничени области на частта като тази:
От друга страна, с Deep Mold можем да проектираме контурни канали, които следват повърхността на инструмента по следния начин:
Така че Deep Mold ни помага да проектираме инструменти, които не само осигуряват по-ефективно охлаждане, но и са по-лесни за производство и сглобяване.
55% намаление на времето за охлаждане
Компанията трябваше да увеличи производителността от тези форми, за да се справи с нарастващото търсене. Като се използва конвенционално охлаждане, общото време на цикъла е 52 секунди, от които са необходими 22 секунди, за да се охлади частта от нейната температура на топене от 220 ° С до температурата на деформиране 100 ° С.
Оформянето на формите за тези части е съществено и сложно, включващо голяма кухина и множество охладени вложки. Оригиналният дизайн е показан по-долу.
Оригиналната охладителна система за вложките съдържа няколко отделни охлаждащи кръга, както е показано на изображението по-долу. Използва се общо 10 литра на минута охлаждаща вода.
Термографията на изхвърлящата страна на оригиналния формовъчен инструмент показва температурата на стената в края на цикъла на охлаждане от 22 секунди. Можем да видим значителни разлики в температурата в калъпа, с горещи точки, които могат да компрометират компонента, тъй като се отстранява от матрицата:
Първата стъпка към ускоряване на нещата е да се симулира поведението на инструмента. По-специално, горещите точки се нуждаят от допълнителен анализ, тъй като са отговорни за продължителното време на охлаждане. Беше проведена симулация на 20 цикъла, включително анализ на температурата на стената. Моделираните температури показват добра корелация с термографията.
Сега, когато имаме модел на настоящия дизайн на охлаждане, можем да направим промени в дизайна, за да подобрим нещата, като се съсредоточим върху горещите точки. В този случай, част от решението е да се добавят допълнителни конвенционални охлаждащи канали в пластината за берилиево-медна матрица откъм страната на дюзата.
След това разработваме нови АМ вложки за изхвърлящата страна на инструмента, с конформно охлаждане, за да отнесе излишната топлина. На изображението по-долу са показани тези допълнителни 4 мм диаметър на охлаждащите канали, прилагани към проблемните региони:
В един регион, където няма достатъчно пространство за включване на повече охлаждащи канали, Kärcher прави подобрения в дизайна на продукта, за да облекчи проблема.
Когато симулираме топлинното поведение с тези нови охладителни системи, виждаме значително подобрение в еднаквостта на температурата в цялата част, след много по-кратък цикъл на охлаждане:
Тези симулирани подобрения се потвърждават от термичното изображение на новата матрица след съкратен цикъл на охлаждане от само 10 секунди:
Новите вложки са направени с помощта на Deep Mold за създаване на сложни канали. Някои от тях са изградени изцяло добавъчно, докато други са „хибридни“ компоненти, които изграждат добавъчни области върху обработени заготовки. Новата сглобка на страната на изхвърлителя е показана по-долу:
Времето за охлаждане беше намалено с 55% от 22 секунди до само 10 секунди. В комбинация с по-нататъшни икономии на време при захранването и обработката на материалите, по-бързото охлаждане помогна да се увеличи производителността на производството от всеки инструмент с 40% от 1500 до 2100 части на ден.
Изображение по-горе - оригинален (ляв) и нов (десен) дизайн на матрицата.
резюме
Конформното охлаждане позволява на инструментите да работят по-бързо и да произвеждат по-последователни части. Deep Mold увеличава това допълнително, като оптимизира преноса на топлина, за да направи охлаждането по-бързо и дори по-равномерно.
