Co dělají?

Přepážky a bublinky jsou úseky chladicího potrubí, které odvádějí proud chladicí kapaliny do míst, kde by za normálních okolností chybělo chlazení. Chladicí kanály jsou obvykle vyvrtány skrz dutinu formy a jádro. Forma se však může skládat z oblastí, které jsou příliš vzdálené na to, aby se do nich vešly běžné chladicí kanály. Alternativní metody chlazení těchto oblastí rovnoměrně se zbytkem dílu zahrnují použití bafflů, bublin nebo tepelných kolíků, jak je uvedeno níže.

OBRÁZEK 1. Přepážka, bublinkovač a tepelný kolík

Baffles

Přepážka je vlastně chladicí kanál vyvrtaný kolmo k hlavnímu chladicímu potrubí s lopatkou, která rozděluje jeden chladicí průchod na dva půlkruhové kanály. Chladicí kapalina proudí jednou stranou lopatky z hlavního chladicího potrubí, otáčí se kolem hrotu na druhou stranu přepážky a pak proudí zpět do hlavního chladicího potrubí.

Tato metoda poskytuje maximální průřez pro chladicí kapalinu, ale je obtížné namontovat rozdělovač přesně uprostřed. Chladicí účinek a s ním i rozložení teploty na jedné straně jádra se může lišit od rozložení teploty na druhé straně. Tuto nevýhodu jinak ekonomického řešení, pokud jde o výrobu, lze odstranit, pokud je plech tvořící přepážku zkroucený. Například šroubovicová přepážka, jak je znázorněno na obrázku 2 níže, přivádí chladicí kapalinu ke špičce a zpět ve tvaru šroubovice. Je užitečná pro průměry 12 až 50 mm a umožňuje velmi homogenní rozložení teploty. Dalším logickým vývojem přepážek jsou jedno- nebo dvouletá spirálová jádra, jak je znázorněno na obrázku 2 níže.

OBRÁZEK 2. (Vlevo) Šroubovicová přepážka. (Vpravo) Spirálová přepážka.

Bublinky

Bublinkovač je podobný přepážce, jen místo lopatky je zde malá trubička. Chladicí kapalina proudí do spodní části trubice a "bublá" z její horní části, podobně jako u fontány. Chladicí kapalina pak stéká dolů kolem vnější strany trubice a pokračuje v proudění chladicími kanály.

Nejúčinnějšího chlazení štíhlých jader se dosahuje pomocí bublinek. Průměr obou musí být nastaven tak, aby byl odpor proudění v obou průřezech stejný. Podmínkou pro to je:

Vnitřní průměr / vnější průměr = 0,707

Bublinky jsou komerčně dostupné a obvykle se šroubují do jádra, jak je znázorněno na obrázku 3 níže. Do průměru 4 mm je třeba trubku na konci zkosit, aby se zvětšil průřez vývodu; tato technika je znázorněna na obrázku 3. Bublinky lze použít nejen k chlazení jádra, ale jsou určeny i k chlazení plochých částí formy, které nelze vybavit vrtanými nebo frézovanými kanály.

OBRÁZEK 3. (Vlevo) Bublinky zašroubované do jádra. (Vpravo) Bublinky zkosené pro zvětšení výstupu.

POZNÁMKA: Protože přepážky i bublinky mají zúžené průtočné plochy, zvyšuje se odpor proudění. Proto je třeba věnovat pozornost návrhu velikosti těchto zařízení. Průtok a přenos tepla u přepážek i bublin lze snadno modelovat a analyzovat pomocí analýzy C-MOLD Cooling.

Tepelné kolíky

Alternativou k přepážkám a bublinám je tepelný kolík. Jedná se o uzavřený válec naplněný kapalinou. Kapalina se odpařuje, když odebírá teplo z nástrojové oceli, a kondenzuje, když uvolňuje teplo do chladicí kapaliny, jak je znázorněno na obrázku 4. Účinnost přenosu tepla tepelného kolíku je téměř desetkrát větší než u měděné trubky. Pro dobrou tepelnou vodivost se vyhněte vzduchové mezeře mezi tepelným kolíkem a formou nebo ji vyplňte vysoce vodivým tmelem.

OBRÁZEK 4. Účinnost přenosu tepla tepelným kolíkem

Chlazení štíhlých jader

Pokud je průměr nebo šířka velmi malá (méně než 3 mm), je možné pouze chlazení vzduchem. Vzduch je při otevírání formy vháněn na jádra zvenčí nebo proudí centrálním otvorem zevnitř, jak je znázorněno na obrázku 5. Tento postup samozřejmě neumožňuje udržet přesnou teplotu formy.

OBRÁZEK 5. Vzduchové chlazení štíhlého jádra

Lepšího chlazení štíhlých jader (s rozměry menšími než 5 mm) se dosahuje použitím vložek z materiálů s vysokou tepelnou vodivostí, jako jsou měděné nebo beryllium-měděné materiály. Tato technika je znázorněna na obrázku 6 níže. Takové vložky jsou do jádra zalisovány a svou základnou, která má co největší průřez, zasahují do chladicího kanálu.

OBRÁZEK 6. Použití materiálu s vysokou tepelnou vodivostí k chlazení štíhlého jádra

Chlazení velkých jader

U velkých průměrů jádra (40 mm a více) musí být zajištěn pozitivní transport chladicí kapaliny. Toho lze dosáhnout pomocí destiček, u nichž chladicí kapalina dosahuje ke špičce jádra středovým otvorem a je vedena spirálou k jeho obvodu a mezi jádrem a destičkou šroubovitě k výstupu, jak je znázorněno na obrázku 7. Tato konstrukce výrazně oslabuje jádro.

OBRÁZEK 7. Použití šroubovicové přepážky k chlazení velkého jádra

Chlazení jader válců

Chlazení jader válců a jiných kulatých dílů by mělo být prováděno pomocí dvojité šroubovice, jak je znázorněno níže. Chladicí kapalina proudí do špičky jádra v jedné šroubovici a vrací se zpět v druhé šroubovici. Z konstrukčních důvodů by tloušťka stěny jádra měla být v tomto případě alespoň 3 mm.

OBRÁZEK 8. Dvojitá šroubovice se středovým bublinkovačem