Τι κάνουν;

Τα διαφράγματα και οι φυσαλίδες είναι τμήματα των γραμμών ψύξης που εκτρέπουν τη ροή του ψυκτικού υγρού σε περιοχές που κανονικά δεν θα είχαν ψύξη. Τα κανάλια ψύξης τυπικά διανοίγονται μέσα στην κοιλότητα και τον πυρήνα του καλουπιού. Το καλούπι, ωστόσο, μπορεί να αποτελείται από περιοχές που βρίσκονται πολύ μακριά για να φιλοξενήσουν κανονικά κανάλια ψύξης. Εναλλακτικές μέθοδοι για την ομοιόμορφη ψύξη αυτών των περιοχών με το υπόλοιπο τεμάχιο περιλαμβάνουν τη χρήση διαφραγμάτων, φυσαλίδων ή θερμικών ακίδων, όπως φαίνεται παρακάτω.

ΣΧΗΜΑ 1. Διάφραγμα, φυσαλίδα και θερμική ακίδα

Baffles

Ένα διάφραγμα είναι στην πραγματικότητα ένα κανάλι ψύξης που ανοίγεται κάθετα σε μια κύρια γραμμή ψύξης, με ένα πτερύγιο που διαχωρίζει ένα κανάλι ψύξης σε δύο ημικυκλικά κανάλια. Το ψυκτικό υγρό ρέει στη μία πλευρά της λεπίδας από την κύρια γραμμή ψύξης, γυρίζει γύρω από την άκρη στην άλλη πλευρά του διαφράγματος και στη συνέχεια ρέει πίσω στην κύρια γραμμή ψύξης.

Αυτή η μέθοδος παρέχει μέγιστες διατομές για το ψυκτικό υγρό, αλλά είναι δύσκολο να τοποθετηθεί ο διαχωριστής ακριβώς στο κέντρο. Το αποτέλεσμα ψύξης και μαζί με αυτό η κατανομή της θερμοκρασίας στη μία πλευρά του πυρήνα μπορεί να διαφέρει από εκείνη στην άλλη πλευρά. Αυτό το μειονέκτημα μιας κατά τα άλλα οικονομικής λύσης, όσον αφορά την κατασκευή, μπορεί να εξαλειφθεί εάν το μεταλλικό φύλλο που σχηματίζει το διαχωριστικό στρίβεται. Για παράδειγµα, το ελικοειδές διάφραγµα, όπως φαίνεται στο σχήµα 2 παρακάτω, µεταφέρει το ψυκτικό µέσο προς το άκρο και πίσω µε τη µορφή έλικας. Είναι χρήσιμο για διαμέτρους από 12 έως 50 mm και εξασφαλίζει πολύ ομοιογενή κατανομή της θερμοκρασίας. Μια άλλη λογική εξέλιξη των διαφραγμάτων είναι οι σπειροειδείς πυρήνες μονής ή διπλής πτήσης, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 παρακάτω.

ΣΧΗΜΑ 2. (Αριστερά) Διάφραγμα έλικας. (Δεξιά) Σπειροειδές διάφραγμα.

Bubblers

Ο φυσαλιδιστής είναι παρόμοιος με το διάφραγμα, με τη διαφορά ότι το πτερύγιο αντικαθίσταται από ένα μικρό σωλήνα. Το ψυκτικό υγρό ρέει στο κάτω μέρος του σωλήνα και "αναβλύζει" από το πάνω μέρος, όπως συμβαίνει σε ένα σιντριβάνι. Στη συνέχεια, το ψυκτικό υγρό ρέει προς τα κάτω γύρω από το εξωτερικό του σωλήνα για να συνεχίσει τη ροή του μέσω των καναλιών ψύξης.

Η αποτελεσματικότερη ψύξη των λεπτών πυρήνων επιτυγχάνεται με φυσαλίδες. Η διάμετρος και των δύο πρέπει να ρυθμίζεται έτσι ώστε η αντίσταση ροής και στις δύο διατομές να είναι ίση. Η προϋπόθεση γι' αυτό είναι η εξής:

Εσωτερική διάμετρος / εξωτερική διάμετρος = 0,707

Οι φυσαλίδες διατίθενται στο εμπόριο και συνήθως βιδώνονται στον πυρήνα, όπως φαίνεται στο σχήμα 3 παρακάτω. Μέχρι διάμετρο 4 mm, ο σωλήνας πρέπει να λοξοτομηθεί στο άκρο του για να μεγαλώσει τη διατομή της εξόδου- η τεχνική αυτή απεικονίζεται στην Εικόνα 3. Οι φυσαλίδες μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για την ψύξη πυρήνων, αλλά είναι επίσης για την ψύξη επίπεδων τμημάτων καλουπιών, τα οποία δεν μπορούν να εξοπλιστούν με διατρημένα ή φρεζαρισμένα κανάλια.

ΣΧΗΜΑ 3. (Αριστερά) Φυσητήρες βιδωμένοι στον πυρήνα. (Δεξιά) Φυσητήρας λοξοτομημένος για να διευρύνει την έξοδο.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Επειδή τόσο τα διαφράγματα όσο και οι φυσαλίδες έχουν περιορισμένες περιοχές ροής, η αντίσταση ροής αυξάνεται. Επομένως, θα πρέπει να δίνεται προσοχή στο σχεδιασμό του μεγέθους αυτών των συσκευών. Η συμπεριφορά της ροής και της μεταφοράς θερμότητας τόσο για τα διαφράγματα όσο και για τους bubblers μπορεί εύκολα να μοντελοποιηθεί και να αναλυθεί με την ανάλυση C-MOLD Cooling.

Θερμικές ακίδες

Η θερμική ακίδα είναι μια εναλλακτική λύση αντί των διαφραγμάτων και των φυσαλίδων. Είναι ένας σφραγισμένος κύλινδρος γεμάτος με ένα υγρό. Το ρευστό εξατμίζεται καθώς αντλεί θερμότητα από τον χάλυβα του εργαλείου και συμπυκνώνεται καθώς απελευθερώνει τη θερμότητα στο ψυκτικό μέσο, όπως φαίνεται στο σχήμα 4. Η απόδοση μεταφοράς θερμότητας ενός θερμικού πείρου είναι σχεδόν δεκαπλάσια από έναν χάλκινο σωλήνα. Για καλή αγωγιμότητα της θερμότητας, αποφύγετε ένα κενό αέρα μεταξύ της θερμικής ακίδας και του καλουπιού ή γεμίστε το με ένα ιδιαίτερα αγώγιμο στεγανωτικό υλικό.

ΣΧΗΜΑ 4. Αποδοτικότητα μεταφοράς θερμότητας θερμικής ακίδας

Ψύξη λεπτών πυρήνων

Εάν η διάμετρος ή το πλάτος είναι πολύ μικρό (μικρότερο από 3 mm), είναι εφικτή μόνο η ψύξη με αέρα. Ο αέρας διοχετεύεται στους πυρήνες από το εξωτερικό κατά το άνοιγμα του καλουπιού ή ρέει μέσω μιας κεντρικής οπής από το εσωτερικό, όπως φαίνεται στο σχήμα 5. Αυτή η διαδικασία, φυσικά, δεν επιτρέπει τη διατήρηση μιας ακριβούς θερμοκρασίας του καλουπιού.

ΣΧΗΜΑ 5. Αερόψυξη λεπτού πυρήνα

Η καλύτερη ψύξη των λεπτών πυρήνων (μικρότερων των 5 mm) επιτυγχάνεται με τη χρήση ενθέτων από υλικά με υψηλή θερμική αγωγιμότητα, όπως ο χαλκός ή τα υλικά από χαλκό βηρυλλίου. Η τεχνική αυτή απεικονίζεται στο σχήμα 6 παρακάτω. Τα εν λόγω ένθετα προσαρμόζονται με πρέσα στον πυρήνα και επεκτείνονται με τη βάση τους, η οποία έχει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη διατομή, σε ένα κανάλι ψύξης.

ΣΧΗΜΑ 6. Χρήση υλικού υψηλής θερμικής αγωγιμότητας για την ψύξη λεπτού πυρήνα

Ψύξη μεγάλων πυρήνων

Για μεγάλες διαμέτρους πυρήνων (40 mm και άνω), πρέπει να εξασφαλίζεται η θετική μεταφορά του ψυκτικού υγρού. Αυτό μπορεί να γίνει με ένθετα στα οποία το ψυκτικό υγρό φτάνει στην άκρη του πυρήνα μέσω μιας κεντρικής οπής και οδηγείται μέσω μιας σπείρας στην περιφέρειά του, και μεταξύ πυρήνα και ενθέτου ελικοειδώς στην έξοδο, όπως φαίνεται στο σχήμα 7. Αυτός ο σχεδιασμός αποδυναμώνει σημαντικά τον πυρήνα.

ΣΧΗΜΑ 7. Χρήση ελικοειδούς διαφράγματος για την ψύξη μεγάλου πυρήνα

Πυρήνες ψύξης κυλίνδρων

Η ψύξη των κυλινδρικών πυρήνων και άλλων στρογγυλών εξαρτημάτων πρέπει να γίνεται με διπλή έλικα, όπως φαίνεται παρακάτω. Το ψυκτικό υγρό ρέει προς το άκρο του πυρήνα σε μια έλικα και επιστρέφει σε μια άλλη έλικα. Για σχεδιαστικούς λόγους, το πάχος του τοιχώματος του πυρήνα πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 mm σε αυτή την περίπτωση.

ΣΧΗΜΑ 8. Διπλή έλικα με κεντρική φυσαλίδα