Injekcijsko prešanje omogućava da se plastični proizvodi proizvode u složenim i složenim detaljima, često u velikim proizvodnim serijama, sa ponovljivim tolerancijama i visokim kvalitetom površine. Alati za kalupljenje moraju biti dizajnirani tako da savršeno repliciraju 3D dizajn u minimalnom vremenu ciklusa. Hlađenje plastičnog dijela koji se stvrdnjava unutar kalupnog alata je kritični faktor, koji utječe i na vrijeme ciklusa i na kvalitetu dijela.
Da ponovimo principe konformnog hlađenja i pogledamo blagotvoran uticaj Deep Mould-a na dizajn alata za kalup.
Zašto koristiti Deep Mold za konformno hlađenje kalupa?
Cilj konformnog hlađenja je brzo i ravnomerno smanjiti temperaturu plastičnog dijela unutar alata. Dio se ne može ukloniti iz alata dok se ne ohladi dovoljno da se odvoje od kalupa. Sva vrela mesta će odložiti delimično otpuštanje, mogu dovesti do iskrivljenja i tragova sudopera u delu nakon uklanjanja i mogu ugroziti kvalitet površine komponente.
Hlađenje se postiže prolaskom fluida kroz kanale unutar kalupnog alata, tako da se toplina izvodi iz plastičnog dijela, kroz metalni alat, i dalje u fluidu. Brzina i ravnomernost ovog rashladnog efekta pokreće se u tome koliko blizu kanala fluida prati površinu alata i brzinu kojom hladna tekućina prolazi kroz nju. Takođe moramo da obezbedimo da naši alati za kalupljenje budu pouzdani, izbegavajući mrtve tačke u toku rashladne tečnosti gde se sediment može sakupiti i stvoriti blokade.
Slika iznad - konvencionalni kanali hlađenja proizvedeni unakrsnim bušenjem zahtijevaju dodatne čepove kako bi se izbjegli mrtvi dijelovi. Oštar ugao takođe stvara turbulenciju i ograničava protok rashladnog sredstva kroz kanal.
Deep Mold daje dizajnerima alata za kalupljenje slobodu da dizajnira kompleksne kanale hlađenja koji blisko prate površinu komponente, dok istovremeno maksimiziraju laminarni protok i uklanjaju mrtve tačke koje se inače mogu začepiti.
U konvencionalnim kalupima imamo unakrsne bušene i priključene rashladne kanale u ograničenim dijelovima kao što je ovaj:
Nasuprot tome, sa Deep Mold-om možemo dizajnirati kanale koji prate površinu alata na ovaj način:
Tako nam Deep Mold pomaže da dizajniramo alate koji ne samo da pružaju efikasnije hlađenje, već su i jednostavniji za proizvodnju i montažu.
55% smanjenje vremena hlađenja
Kompanija je trebala povećati produktivnost od ovih kalupa kako bi se držala korak s rastućom potražnjom. Korištenjem konvencionalnog hlađenja, ukupno vrijeme ciklusa je bilo 52 sekunde, od čega je bilo potrebno 22 sekunde za hlađenje dijela od temperature topljenja od 220 ° C do temperature deformiranja od 100 ° C.
Alat za izradu kalupa za ove dijelove je značajan i složen, sadrži veliku šupljinu i brojne hladne pločice. Originalni dizajn je prikazan ispod.
Originalni sistem hlađenja umetaka sadrži nekoliko zasebnih krugova hlađenja, kao što je prikazano na slici ispod. Koristi se ukupno 10 litara rashladne vode u minuti.
Termografija strane izbacivača originalnog kalupa pokazuje temperaturu zida na kraju ciklusa hlađenja od 22 sekunde. Možemo vidjeti značajne razlike u temperaturi kroz kalup, s vrućim mjestima koja mogu kompromitirati komponentu kako se uklanja iz kalupa:
Prvi korak ka ubrzavanju je simulacija ponašanja alata. Posebno, žarišnim točkama je potrebna daljnja analiza jer su odgovorne za dugo vrijeme hlađenja. Obavljena je simulacija 20 ciklusa, uključujući analizu temperature zida. Modelirane temperature pokazuju dobru korelaciju sa termografijom.
Sada kada imamo model trenutnog dizajna hlađenja, možemo napraviti promjene u dizajnu kako bismo poboljšali stvari, fokusirajući se na žarišta. U ovom slučaju, dio rješenja je dodati dodatne konvencionalne kanale za hlađenje u ploču kalupa od berilija-bakra na strani mlaznice.
Zatim razvijamo nove AM umetke za ejektorsku stranu alata, sa konformnim hlađenjem za odnošenje viška toplote. Slika ispod prikazuje ove dodatne kanale za hlađenje promjera 4 mm koji se primjenjuju na problematična područja:
U jednom regionu gdje nije bilo dovoljno prostora za uključivanje više kanala za hlađenje, Kärcher je napravio poboljšanja u dizajnu proizvoda kako bi ublažio problem.
Kada simuliramo toplinsko ponašanje sa ovim novim rashladnim sistemima, vidimo značajno poboljšanje ujednačenosti temperature preko dijela, nakon mnogo kraćeg ciklusa hlađenja:
Ova simulirana poboljšanja potvrđena su termičkom obradom novog kalupa nakon skraćenog ciklusa hlađenja od samo 10 sekundi:
Novi umetci su napravljeni pomoću Deep Mold-a za kreiranje složenih kanala. Neke su izgrađene u potpunosti aditivno, dok su druge „hibridne“ komponente koje izgrađuju aditivna područja na vrhu obrađenih praznih ploča. Nova montaža na strani izbacivača prikazana je u nastavku:
Vreme hlađenja je smanjeno za 55% sa 22 sekunde na samo 10 sekundi. U kombinaciji sa dodatnim uštedama vremena u hrani i rukovanju materijalima, brže hlađenje pomoglo je povećanju proizvodnje od svakog alata za 40% sa 1.500 na 2.100 dijelova dnevno.
Slika iznad - originalna (lijeva) i nova (desna) izvedba alata za kalup.
Sažetak
Konformno hlađenje omogućava da alati za kalup rade brže i da proizvode više konzistentne delove. Deep Mold ovo dodatno povećava optimizacijom prijenosa topline kako bi hlađenje bilo brže i ravnomjernije.