Hvad gør de?

Baffler og bubblere er dele af køleledninger, der afleder kølevæskestrømmen til områder, der normalt ville mangle køling. Kølekanaler bores typisk gennem formens hulrum og kerne. Formen kan dog bestå af områder, der er for langt væk til at rumme almindelige kølekanaler. Alternative metoder til at køle disse områder ensartet med resten af emnet involverer brug af bafler, bobler eller termiske stifter, som vist nedenfor.

FIGUR 1. Baffel, bobler og termisk stift

Baffler

En baffel er faktisk en kølekanal, der er boret vinkelret på en hovedkølelinje, med et blad, der adskiller en kølepassage i to halvcirkelformede kanaler. Kølevæsken strømmer ind i den ene side af bladet fra hovedkøleledningen, drejer rundt om spidsen til den anden side af baflen og strømmer derefter tilbage til hovedkøleledningen.

Denne metode giver maksimale tværsnit for kølevæsken, men det er svært at montere skillevæggen nøjagtigt i midten. Køleeffekten og dermed temperaturfordelingen på den ene side af kernen kan afvige fra den på den anden side. Denne ulempe ved en ellers økonomisk løsning, hvad angår fremstilling, kan elimineres, hvis metalpladen, der danner baflen, er snoet. Helix-baflen, som er vist i figur 2 nedenfor, fører f.eks. kølevæsken til spidsen og tilbage i form af en helix. Den kan bruges til diametre på 12 til 50 mm og giver en meget homogen temperaturfordeling. En anden logisk udvikling af bafler er enkelt- eller dobbeltspiralkerner, som vist i figur 2 nedenfor.

FIGUR 2. (Venstre) Helix-baffle. (Højre) Spiralformet baffel.

Bobler

En bubbler ligner en baffel, bortset fra at bladet er erstattet af et lille rør. Kølevæsken strømmer ind i bunden af røret og "bobler" ud af toppen, ligesom en fontæne. Kølevæsken strømmer derefter ned omkring ydersiden af røret for at fortsætte sit flow gennem kølekanalerne.

Den mest effektive køling af slanke kerner opnås med bobler. Diameteren på begge skal justeres på en sådan måde, at strømningsmodstanden i begge tværsnit er ens. Betingelsen for dette er:

Indre diameter / ydre diameter = 0,707

Boblere fås i handelen og skrues normalt fast i kernen, som vist i figur 3 nedenfor. Op til en diameter på 4 mm skal slangen være skrå i enden for at forstørre udløbets tværsnit; denne teknik er illustreret i figur 3. Bubblere kan ikke kun bruges til kernekøling, men også til at køle flade formsektioner, som ikke kan udstyres med borede eller fræsede kanaler.

FIGUR 3. (Venstre) Bubblere skruet ind i kernen. (Højre) Bubbler skråtstillet for at forstørre udløbet

BEMÆRK: Fordi både bafler og bobler har indsnævrede flowområder, øges flowmodstanden. Derfor skal man være omhyggelig med at designe størrelsen på disse enheder. Flow- og varmeoverførselsadfærden for både baffler og bobler kan let modelleres og analyseres med C-MOLD Cooling-analyse.

Termiske stifter

En termisk pin er et alternativ til bafler og bobler. Det er en forseglet cylinder fyldt med en væske. Væsken fordamper, når den trækker varme fra værktøjsstålet, og kondenserer, når den afgiver varmen til kølemidlet, som vist i figur 4. Varmeoverførselseffektiviteten for en termisk stift er næsten ti gange så stor som for et kobberrør. For at opnå en god varmeledning skal man undgå et luftgab mellem den termiske stift og formen eller fylde det med et meget ledende tætningsmiddel.

FIGUR 4. Termisk pin varmeoverførselseffektivitet

Køling af slanke kerner

Hvis diameteren eller bredden er meget lille (mindre end 3 mm), er det kun muligt at bruge luftkøling. Luft blæses på kernerne udefra under formåbningen eller strømmer gennem et centralt hul indefra, som vist i figur 5. Denne procedure gør det naturligvis ikke muligt at opretholde en nøjagtig formtemperatur.

FIGUR 5. Luftkøling af en slank kerne

Bedre køling af slanke kerner (dem, der måler mindre end 5 mm) opnås ved at bruge indsatser lavet af materialer med høj varmeledningsevne, som f.eks. kobber eller beryllium-kobber-materialer. Denne teknik er illustreret i figur 6 nedenfor. Sådanne indsatser presses ind i kernen og strækker sig med deres base, som har et så stort tværsnit som muligt, ind i en kølekanal.

FIGUR 6. Brug af materiale med høj varmeledningsevne til at køle en slank kerne

Køling af store kerner

Ved store kernediametre (40 mm og derover) skal der sikres en positiv transport af kølemiddel. Dette kan gøres med indsatser, hvor kølevæsken når kernens spids gennem en central boring og ledes gennem en spiral til dens omkreds og mellem kerne og indsats spiralformet til udløbet, som vist i figur 7. Dette design svækker kernen betydeligt.

FIGUR 7. Brug af spiralformet baffel til at køle en stor kerne

Køling af cylinderkerner

Køling af cylinderkerner og andre runde dele bør ske med en dobbeltspiral, som vist nedenfor. Kølevæsken strømmer til kernens spids i en helix og vender tilbage i en anden helix. Af konstruktionsmæssige årsager bør kernens vægtykkelse være mindst 3 mm i dette tilfælde.

FIGUR 8. Dobbelt helix med centerbobler