Vstřikování plastů umožňuje vyrábět plastové výrobky ve složitých a složitých detailech, často v rozsáhlých výrobních procesech, s opakovatelnými tolerancemi a vysokou kvalitou povrchu. Nástroje formy musí být navrženy tak, aby dokonale kopírovaly 3D design v minimální době cyklu. Kritickým faktorem je chlazení plastového dílu, jak tuhne ve formovacím nástroji, což ovlivňuje jak dobu cyklu, tak kvalitu dílu.
Pojďme si představit principy konformního chlazení a podívat se na příznivý vliv Deep Mold na konstrukci nástroje.
Proč používat Deep Mold pro konformní chlazení forem?
Cílem konformního chlazení je rychle a rovnoměrně snížit teplotu plastového dílu uvnitř formovacího nástroje. Díl nemůže být vyjmut z nástroje, dokud není dostatečně vychlazen, aby se uvolnil z formy. Jakákoli horká místa zpožďují uvolnění součásti, mohou vést k deformacím a jímkám v dílu po odstranění a mohou ohrozit kvalitu povrchu součásti.
Chlazení je dosaženo průchodem tekutiny skrz kanály uvnitř formovacího nástroje tak, že teplo je vedeno ven z plastové části přes kovový nástroj a pryč v tekutině. Rychlost a rovnoměrnost tohoto chladicího efektu je poháněna tím, jak úzce proudí tekutinový kanál povrch nástroje a rychlost, kterou jím prochází chladicí tekutina. Musíme také zajistit, aby naše nástroje na výrobu forem byly spolehlivé, aby se předešlo mrtvým místům v toku chladicí kapaliny, kde se mohou usazovat sedimenty a vytvářet překážky.
Obrázek nahoře - běžné chladicí kanály vyrobené křížovým vrtáním vyžadují dodatečné zástrčky, aby se zabránilo mrtvým místům. Prudký roh také vytváří turbulenci a omezuje průtok chladiva skrz kanál.
Hluboká forma poskytuje návrhářům forem nástroj pro navrhování složitých chladicích kanálů, které těsně sledují povrch komponent, a zároveň maximalizují laminární proudění a eliminují slepá místa, která by se jinak mohla časem zanášet.
V konvenčních formách máme v omezených oblastech tohoto dílu křížové vrtání a ucpané chladicí kanály:
Naproti tomu u Deep Mold můžeme navrhnout tvarované kanály, které těsně sledují povrch nástroje, jako je tento:
Tak Deep Mold nám pomáhá navrhovat nástroje, které nejen poskytují efektivnější chlazení, ale jsou také jednodušší na výrobu a montáž.
55% snížení doby chlazení
Společnost potřebovala zvýšit produktivitu z těchto forem a udržet krok s rostoucí poptávkou. Použitím konvenčního chlazení bylo celkové cyklové období 52 sekund, z čehož bylo zapotřebí 22 sekund k ochlazení části z její teploty tání 220 ° C na teplotu odformování 100 ° C.
Lisovací nástroj pro tyto části je podstatný a složitý, obsahuje velkou dutinu a četné chlazené vložky. Originální design je zobrazen níže.
Originální chladicí systém pro vložky obsahuje několik samostatných chladicích okruhů, jak je znázorněno na obrázku níže. Použije se celkem 10 litrů chladicí vody za minutu.
Termografie ejektorové strany původního formovacího nástroje ukazuje teplotu stěny na konci 22 sekundového chladicího cyklu. Vidíme výrazné změny teploty napříč plísní, s horkými místy, které mohou kompromitovat komponentu při jejím odstraňování z formy:
Prvním krokem ke zrychlení je simulovat chování nástroje. Konkrétně, hotspoty potřebují další analýzu, protože jsou zodpovědné za dlouhou dobu chlazení. Byla provedena simulace 20 cyklů, včetně analýzy teploty stěny. Modelované teploty vykazují dobrou korelaci s termografií.
Nyní, když máme model současného chladicího designu, můžeme provést změny návrhu s cílem zlepšit věci a zaměřit se na horká místa. V tomto případě je součástí řešení přidávání dalších konvenčních chladicích kanálů do desky formy berylium-měď na straně trysky.
Dále vyvíjíme nové vložky AM pro ejektorovou stranu nástroje, které mají konformní chlazení pro odvádění přebytečného tepla. Níže uvedený obrázek ukazuje tyto další chladicí kanály o průměru 4 mm aplikované na problémové oblasti:
V jednom regionu, kde nebyl dostatek místa pro zahrnutí více chladicích kanálů, provedla společnost Kärcher vylepšení designu výrobku, aby tento problém zmírnila.
Když simulujeme tepelné chování s těmito novými chladicími systémy na místě, vidíme výrazné zlepšení rovnoměrnosti teploty po celé části, po mnohem kratším cyklu chlazení:
Tato simulovaná vylepšení jsou potvrzena tepelným zobrazením nové formy po zkrácení chladicího cyklu pouhých 10 sekund:
Nové vložky jsou vytvořeny pomocí Deep Mold pro vytvoření komplexních kanálů. Některé jsou postaveny zcela aditivně, zatímco jiné jsou „hybridní“ komponenty, které vytvářejí aditivní oblasti na vrcholu opracovaných polotovarů. Nová sestava boku vyhazovače je zobrazena níže:
Doba chlazení byla snížena o 55% z 22 sekund na pouhých 10 sekund. V kombinaci s dalšími časovými úsporami v podávání a manipulaci s materiálem pomohlo rychlejší chlazení zvýšit výrobní výkon z každého nástroje o 40% z 1 500 na 2 100 dílů za den.
Obrázek nahoře - originální (levý) a nový (pravý) vzor nástroje.
souhrn
Konformní chlazení umožňuje, aby nástroje pro formy fungovaly rychleji a vyráběly konzistentnější díly. Deep Mold to ještě více zvyšuje optimalizací přenosu tepla, aby bylo chlazení rychlejší a rovnoměrnější.