Sprøytestøping gjør det mulig å produsere plastprodukter i komplekse og intrikate detaljer, ofte i store produksjonsruter, med repeterbare toleranser og høy overflatekvalitet. Muggverktøy må utformes for å replikere 3D-designet perfekt i minimums syklus. Kjøling av plastdelen når den størkner i støpeverktøyet er en kritisk faktor som påvirker både syklusen og kvaliteten på delen.
La oss gjenskape prinsippene for konformalt kjøling og se på den fordelaktige effekten av Deep Mold på mold verktøydesign.
Hvorfor bruke Deep Mold for konformalkjøling av mold verktøy?
Målet med konformkjøling er å redusere temperaturen på plastdelen i støpeverktøyet raskt og jevnt. Delen kan ikke fjernes fra verktøyet før den er avkjølt tilstrekkelig til å løsne fra støpeformen. Eventuelle hot spots vil forsinke delutgivelsen, kan føre til forvrengning og synkemerker i delen etter fjerning, og kan kompromittere kvaliteten på komponentoverflaten.
Kjøling oppnås ved å føre et fluid gjennom kanaler inn i støpeverktøyet slik at varmen utføres fra plastdelen, gjennom metallverktøyet og bort i væsken. Hastigheten og jevnheten i denne kjøleeffekten er drevet av hvor tett væskekanalen sporer verktøyets overflate, og hastigheten der kjølevæsken passerer gjennom den. Vi må også sørge for at våre støpeverktøy er pålitelige, og unngår døde steder i kjølevæskestrømmen der sediment kan samles og skape blokkeringer.
Bilde ovenfor - konvensjonelle kjølekanaler produsert ved kryssboring krever ekstra plugger for å unngå døde flekker. Det skarpe hjørnet skaper også turbulens og begrenser strømningshastigheten til kjølevæske gjennom kanalen.
Deep Mold gir mold verktøy designere friheten til å designe komplekse kjølekanaler som tett følger komponentoverflaten, samtidig som de maksimerer laminær strømning og eliminerer dødsposter som ellers kan tette opp over tid.
I konvensjonelle støpformer har vi kryssboret og plugget kjølekanaler i begrensede områder av delen slik:
I motsetning til, med Deep Mold kan vi designe konturerte kanaler som følger nøyaktig overflaten av verktøyet slik:
Så Deep Mold hjelper oss med å designe verktøy som ikke bare gir mer effektiv kjøling, de er også enklere å produsere og montere.
55% reduksjon i kjøletid
Selskapet trengte å øke produktiviteten fra disse molds for å holde tritt med økende etterspørsel. Ved bruk av konvensjonell kjøling var den totale syklusen 52 sekunder, hvorav 22 sekunder var nødvendig for å avkjøle delen fra dens smeltetemperatur på 220 ° C til støpe-temperaturen på 100 ° C.
Formeverktøyet for disse delene er betydelig og komplekst, omfattende et stort hulrom og en rekke avkjølte innsatser. Den opprinnelige utformingen er vist nedenfor.
Det opprinnelige kjølesystemet for innsatsene inneholder flere separate kjølekretser som vist på bildet nedenfor. I alt 10 liter per minutt kjølevann blir brukt.
Termografi av ejektorsiden av det originale støpeverktøyet viser veggtemperaturen på slutten av 22 sekunders kjølesyklus. Vi kan se betydelig variasjon i temperaturen over formen, med varme flekker som kan kompromittere komponenten som den fjernes fra formen:
Det første skrittet for å fange opp ting er å simulere mold-verktøyets atferd. Spesielt trenger hotspots ytterligere analyse da de er ansvarlige for den lange kjøletiden. En simulering av 20 sykluser ble gjennomført, inkludert en analyse av veggtemperaturen. De modellerte temperaturene viser god korrelasjon med termografien.
Nå som vi har en modell av dagens kjøledesign, kan vi gjøre designendringer for å forbedre ting, med fokus på de varme stedene. I dette tilfellet er en del av løsningen å legge til ekstra konvensjonelle kjølekanaler i beryllium-kobberformplaten på dysesiden.
Deretter utvikler vi nye AM-innsatser for ejektorsiden av verktøyet, med konformkjøling for å bære bort overflødig varme. Bildet nedenfor viser disse ytterligere 4 mm diameter kjølekanaler påført problemområder:
I en region der det ikke var nok plass til å inkludere flere kjølekanaler, gjorde Kärcher forbedringer i produktdesignet for å lette problemet.
Når vi simulerer den termiske oppførelsen med disse nye kjølesystemene på plass, ser vi vesentlig forbedring i temperaturens ensartethet på tvers av delen etter en mye kortere kjølesyklus:
Disse simulerte forbedringene utføres av den termiske bildingen av den nye molden etter en forkortet kjølesyklus på bare 10 sekunder:
De nye innleggene er laget med Deep Mold for å lage de kompliserte kanalene. Noen er bygget helt additivt, mens andre er "hybrid" komponenter som bygger opp additivområder på toppen av maskinbearbeidede emner. Den nye ejektorsidenheten er vist nedenfor:
Kjøletiden ble redusert med 55% fra 22 sekunder til bare 10 sekunder. Kombinert med ytterligere tidsbesparelser i materialtilførsel og håndtering bidro raskere kjøling til å øke produksjonen gjennom hvert verktøy med 40% fra 1500 til 2100 deler per dag.
Bilde over - original (venstre) og nye (høyre) formverktygsmodeller.
Sammendrag
Konformell kjøling gjør at støpeverktøyene kan fungere raskere og produsere mer konsistente deler. Deep Mold øker dette ytterligere ved å optimalisere varmeoverføringen for å gjøre kjølingen både raskere og jevnere.
