Hva gjør de?

Baffler og bobler er deler av kjøleledninger som leder kjølevæskestrømmen inn i områder som normalt ville manglet kjøling. Kjølekanaler bores vanligvis gjennom formhulrommet og kjernen. Formen kan imidlertid bestå av områder som ligger for langt unna til at det er plass til vanlige kjølekanaler. Alternative metoder for å kjøle disse områdene jevnt med resten av delen innebærer bruk av baffler, boblere eller termiske pinner, som vist nedenfor.

FIGUR 1. Baffel, bobler og termisk stift

Baffler

En baffel er egentlig en kjølekanal som er boret vinkelrett på en hovedkjøleledning, med et blad som deler en kjølepassasje i to halvsirkelformede kanaler. Kjølevæsken strømmer inn på den ene siden av bladet fra hovedkjøleledningen, svinger rundt spissen til den andre siden av ledeplaten, og strømmer deretter tilbake til hovedkjøleledningen.

Denne metoden gir maksimalt tverrsnitt for kjølevæsken, men det er vanskelig å montere skillelinjen nøyaktig i midten. Kjøleeffekten og dermed temperaturfordelingen på den ene siden av kjernen kan avvike fra den på den andre siden. Denne ulempen med en ellers økonomisk løsning, når det gjelder produksjon, kan elimineres hvis metallplaten som danner baffelen, er vridd. Helix-baffelen, som vist i figur 2 nedenfor, fører for eksempel kjølevæsken til spissen og tilbake i form av en helix. Den er nyttig for diametre fra 12 til 50 mm, og gir en svært homogen temperaturfordeling. En annen logisk videreutvikling av baffler er enkelt- eller dobbeltspiralformede spiralkjerner, som vist i figur 2 nedenfor.

FIGUR 2. (Venstre) Helix-baffel. (Til høyre) Spiralbaffel.

Bubblere

En bubbler ligner på en baffel, bortsett fra at bladet er erstattet med et lite rør. Kjølevæsken strømmer inn i bunnen av røret og "bobler" ut av toppen, på samme måte som i en fontene. Kjølevæsken renner deretter ned rundt utsiden av røret for å fortsette å strømme gjennom kjølekanalene.

Den mest effektive kjølingen av slanke kjerner oppnås med boblere. Diameteren på begge må justeres på en slik måte at strømningsmotstanden i begge tverrsnitt er lik. Forutsetningen for dette er:

Indre diameter / ytre diameter = 0,707

Bubblere er kommersielt tilgjengelige og skrus vanligvis inn i kjernen, som vist i figur 3 nedenfor. Opp til en diameter på 4 mm bør slangen skråskjæres i enden for å forstørre tverrsnittet på utløpet; denne teknikken er illustrert i figur 3. Bubblere kan ikke bare brukes til kjernekjøling, men også til kjøling av flate formseksjoner, som ikke kan utstyres med borede eller fresede kanaler.

FIGUR 3. (Venstre) Bubbler skrudd inn i kjernen. (Til høyre) Bubbler avfaset for å forstørre utløpet

MERK: Fordi både baffler og boblere har innsnevrede strømningsområder, øker strømningsmotstanden. Derfor bør man være forsiktig når man utformer størrelsen på disse enhetene. Strømnings- og varmeoverføringsatferden for både baffler og bobler kan enkelt modelleres og analyseres ved hjelp av C-MOLD Cooling-analyse.

Termiske pinner

En termisk pin er et alternativ til baffler og boblere. Det er en forseglet sylinder fylt med en væske. Væsken fordamper når den trekker varme fra verktøystålet, og kondenserer når den avgir varmen til kjølevæsken, som vist i figur 4. Varmeoverføringseffektiviteten til en termisk stift er nesten ti ganger så stor som for et kobberrør. For å oppnå god varmeledning må du unngå luftspalte mellom varmestiften og støpeformen, eller fylle den med et svært ledende tetningsmiddel.

FIGUR 4. Termisk pin varmeoverføringseffektivitet

Kjøling av slanke kjerner

Hvis diameteren eller bredden er svært liten (mindre enn 3 mm), er det bare luftkjøling som er mulig. Luft blåses på kjernene fra utsiden når formen åpnes, eller strømmer gjennom et sentralt hull fra innsiden, som vist i figur 5. Denne prosedyren gjør det selvsagt ikke mulig å opprettholde en nøyaktig formtemperatur.

FIGUR 5. Luftkjøling av en slank kjerne

Slankere kjerner (mindre enn 5 mm) kan kjøles bedre ved å bruke innsatser laget av materialer med høy varmeledningsevne, for eksempel kobber eller beryllium-kobber. Denne teknikken er illustrert i figur 6 nedenfor. Slike innsatser presses inn i kjernen og strekker seg med basen, som har et så stort tverrsnitt som mulig, inn i en kjølekanal.

FIGUR 6. Bruk av materiale med høy varmeledningsevne for å kjøle ned en slank kjerne

Kjøling av store kjerner

For store kjernediametre (40 mm og større) må man sørge for en positiv transport av kjølevæske. Dette kan gjøres med innsatser der kjølevæsken når kjernens spiss gjennom en sentral boring og ledes gjennom en spiral til kjernens omkrets, og mellom kjerne og innsats spiralformet til utløpet, som vist i figur 7. Denne konstruksjonen svekker kjernen betydelig.

FIGUR 7. Bruk av spiralformet baffel for å kjøle ned en stor kjerne

Kjøling av sylinderkjerner

Kjøling av sylinderkjerner og andre runde deler bør gjøres med en dobbel helix, som vist nedenfor. Kjølevæsken strømmer til kjernetuppen i én helix og returnerer i en annen helix. Av konstruksjonsmessige årsaker bør kjernens veggtykkelse være minst 3 mm i dette tilfellet.

FIGUR 8. Dobbel helix med senterbobler