Mit csinálnak?

A terelőlapok és a buborékfúvók a hűtővezetékek olyan szakaszai, amelyek a hűtőfolyadék áramlását olyan területekre irányítják, ahol normál esetben nem lenne hűtés. A hűtőcsatornákat általában a szerszámüregben és a magban fúrják. A szerszám azonban állhat olyan területekből is, amelyek túl messze vannak ahhoz, hogy a szokásos hűtőcsatornák elhelyezhetők legyenek. Az alternatív módszerek, amelyekkel ezeket a területeket az alkatrész többi részével egységesen lehet hűteni, az alábbiakban bemutatott terelőlapok, buborékkeltők vagy hőcsapok használatát foglalják magukban.

1. ÁBRA. Előlap, buborékfúvóka és termikus csap

Baffles

A terelőlap tulajdonképpen egy fő hűtővezetékre merőlegesen fúrt hűtőcsatorna, amelynek lapátja az egyik hűtési csatornát két félköríves csatornára választja szét. A hűtőfolyadék a lapát egyik oldalán áramlik be a fő hűtővezetékből, megkerüli a csúcsot és a terelőlap másik oldalára áramlik, majd visszaáramlik a fő hűtővezetékbe.

Ez a módszer maximális keresztmetszetet biztosít a hűtőfolyadék számára, de nehéz pontosan középre szerelni az elválasztót. A hűtőhatás és ezzel együtt a hőmérséklet-eloszlás a mag egyik oldalán eltérhet a másik oldalétól. Az egyébként gazdaságos megoldásnak ez a hátránya a gyártás szempontjából kiküszöbölhető, ha a terelőlemezt alkotó fémlemezt csavarják. Például az alábbi 2. ábrán látható spirális terelőlap a hűtőközeget spirál alakban vezeti a csúcshoz és vissza. Ez 12 és 50 mm közötti átmérőknél hasznos, és nagyon homogén hőmérsékleteloszlást eredményez. A terelőlapok másik logikus továbbfejlesztése az egy- vagy kétszárnyú spirálmagok, amint az az alábbi 2. ábrán látható.

2. ÁBRA (balra) Helix terelőlap. (Jobbra) Spirális terelőlap.

Buborékok

A buborékfúvó hasonló a terelőlaphoz, kivéve, hogy a lapátot egy kis cső helyettesíti. A hűtőfolyadék a cső aljába áramlik, és a tetején "buborékosodik" ki, akárcsak egy szökőkútnál. A hűtőfolyadék ezután lefelé áramlik a cső külső oldalán, hogy folytassa áramlását a hűtőcsatornákon keresztül.

A karcsú magok leghatékonyabb hűtése buborékfúvókkal érhető el. Mindkettő átmérőjét úgy kell beállítani, hogy az áramlási ellenállás mindkét keresztmetszetben egyenlő legyen. Ennek feltétele a következő:

Belső átmérő / külső átmérő = 0,707

A buborékfúvók a kereskedelemben kaphatók, és általában a magba vannak csavarozva, ahogy az alábbi 3. ábrán látható. 4 mm átmérőig a csövet a végén le kell ferdíteni, hogy megnöveljék a kimeneti nyílás keresztmetszetét; ezt a technikát a 3. ábra szemlélteti. A buborékfúvók nemcsak maghűtésre használhatók, hanem olyan lapos szerszámrészek hűtésére is, amelyeken nem lehet fúrt vagy maratott csatornákat elhelyezni.

3. ÁBRA (balra) A magba csavarozott buborékfúvókák. (Jobbra) A buborékfúvóka ferdére vágva a kivezetőnyílás megnöveléséhez.

MEGJEGYZÉS: Mivel mind a terelőlapok, mind a buborékkürtök szűkített áramlási területtel rendelkeznek, az áramlási ellenállás megnő. Ezért gondosan kell eljárni ezen eszközök méretének megtervezésekor. Az áramlási és hőátadási viselkedés mind a terelőlapok, mind a buborékkürtők esetében könnyen modellezhető és elemezhető a C-MOLD Cooling elemzéssel.

Termikus csapok

A termikus tű a terelőlapok és a buborékfúvókák alternatívája. Ez egy folyadékkal töltött, lezárt henger. A folyadék elpárolog, amikor hőt von el a szerszámacélból, és kondenzálódik, amikor a hőt leadja a hűtőközegnek, ahogyan a 4. ábrán látható. A hőtű hőátadási hatásfoka majdnem tízszer nagyobb, mint egy rézcsőé. A jó hővezetés érdekében kerülje el a hőtüske és a szerszám közötti légrést, vagy töltse ki azt nagy hővezető képességű tömítőanyaggal.

4. ÁBRA. Hőszeges hőátadási hatásfok

Karcsú magok hűtése

Ha az átmérő vagy a szélesség nagyon kicsi (3 mm-nél kisebb), csak léghűtés lehetséges. A levegőt kívülről fújják a magokra a szerszámnyitás során, vagy egy központi lyukon keresztül áramlik be belülről, ahogy az 5. ábrán látható. Ez az eljárás természetesen nem teszi lehetővé a pontos szerszámhőmérséklet fenntartását.

5. ÁBRA. Egy karcsú mag léghűtése

A karcsú (5 mm-nél kisebb méretű) magok jobb hűtése nagy hővezető képességű anyagokból, például rézből vagy berilliumrézből készült betétek alkalmazásával érhető el. Ezt a technikát az alábbi 6. ábra szemlélteti. Az ilyen betéteket a magba sajtolják, és a lehető legnagyobb keresztmetszetű alapjukkal egy hűtőcsatornába nyúlnak.

6. ÁBRA. Nagy hővezető képességű anyag használata egy karcsú mag hűtésére

Nagy magok hűtése

Nagy magátmérőjű (40 mm és nagyobb) magok esetében biztosítani kell a hűtőközeg pozitív szállítását. Ez olyan betétekkel valósítható meg, amelyekben a hűtőközeg egy központi furaton keresztül jut el a mag csúcsához, és spirálon keresztül a mag kerületére, majd a mag és a betét között spirálisan a kivezetéshez vezetik, amint azt a 7. ábra mutatja. Ez a kialakítás jelentősen gyengíti a magot.

7. ÁBRA. Spirális terelőlap használata a nagyméretű mag hűtésére

Hűtő hengermagok

A hengermagok és más kerek alkatrészek hűtését kettős spirállal kell végezni, az alábbi ábrán látható módon. A hűtőfolyadék az egyik spirálban áramlik a mag csúcsához, és egy másik spirálban tér vissza. Tervezési okokból a mag falvastagságának ebben az esetben legalább 3 mm-nek kell lennie.

8. ÁBRA. Dupla spirál középső buborékfúvókával