Co oni robią?

Przegrody i pęcherzyki powietrza to sekcje przewodów chłodzących, które kierują przepływ chłodziwa do obszarów, które normalnie nie byłyby chłodzone. Kanały chłodzące są zazwyczaj wiercone przez gniazdo formy i rdzeń. Forma może jednak składać się z obszarów zbyt odległych, aby pomieścić regularne kanały chłodzące. Alternatywne metody chłodzenia tych obszarów równomiernie z resztą części obejmują użycie przegród, pęcherzyków powietrza lub kołków termicznych, jak pokazano poniżej.

RYSUNEK 1. Przegroda, bełkot i kołek termiczny

Przegrody

Przegroda jest w rzeczywistości kanałem chłodzącym wywierconym prostopadle do głównej linii chłodzącej, z ostrzem, które oddziela jeden kanał chłodzący na dwa półokrągłe kanały. Chłodziwo przepływa jedną stroną łopatki z głównej linii chłodzenia, obraca się wokół końcówki na drugą stronę przegrody, a następnie przepływa z powrotem do głównej linii chłodzenia.

Metoda ta zapewnia maksymalne przekroje dla chłodziwa, ale trudno jest zamontować rozdzielacz dokładnie w środku. Efekt chłodzenia, a wraz z nim rozkład temperatury po jednej stronie rdzenia może różnić się od rozkładu po drugiej stronie. Ta wada ekonomicznego rozwiązania, jeśli chodzi o produkcję, może zostać wyeliminowana, jeśli blacha tworząca przegrodę jest skręcona. Na przykład przegroda spiralna, jak pokazano na rysunku 2 poniżej, przenosi chłodziwo do końcówki i z powrotem w postaci spirali. Jest ona przydatna w przypadku średnic od 12 do 50 mm i zapewnia bardzo jednorodny rozkład temperatury. Innym logicznym rozwinięciem przegród są rdzenie spiralne z pojedynczym lub podwójnym przelotem, jak pokazano na rysunku 2 poniżej.

(Po lewej) Przegroda spiralna. (Po prawej) Przegroda spiralna.

Bubblery

Bubbler jest podobny do przegrody, z tym wyjątkiem, że ostrze jest zastąpione małą rurką. Chłodziwo wpływa do dolnej części rurki i "bąbelkuje" z górnej części, podobnie jak w przypadku fontanny. Następnie chłodziwo spływa w dół wokół zewnętrznej części rurki, aby kontynuować przepływ przez kanały chłodzące.

Najskuteczniejsze chłodzenie smukłych rdzeni uzyskuje się za pomocą bubblerów. Średnica obu musi być dostosowana w taki sposób, aby opór przepływu w obu przekrojach był równy. Warunkiem tego jest:

Średnica wewnętrzna / średnica zewnętrzna = 0,707

Bubblery są dostępne w handlu i są zwykle wkręcane w rdzeń, jak pokazano na rysunku 3 poniżej. Rurki o średnicy do 4 mm powinny być ścięte na końcu, aby zwiększyć przekrój wylotu; technikę tę zilustrowano na rysunku 3. Bubblery mogą być używane nie tylko do chłodzenia rdzenia, ale także do chłodzenia płaskich sekcji formy, które nie mogą być wyposażone w wywiercone lub wyfrezowane kanały.

RYSUNEK 3. (Po lewej) Bubblery wkręcone w rdzeń. (Po prawej) Bubbler ścięty w celu powiększenia wylotu

UWAGA: Ponieważ zarówno przegrody, jak i pęcherzyki powietrza mają zwężone obszary przepływu, opór przepływu wzrasta. Dlatego należy zachować ostrożność przy projektowaniu rozmiaru tych urządzeń. Zachowanie przepływu i wymiany ciepła zarówno dla przegród, jak i pęcherzyków powietrza można łatwo modelować i analizować za pomocą analizy C-MOLD Cooling.

Styki termiczne

Kołek termiczny jest alternatywą dla przegród i pęcherzyków powietrza. Jest to szczelny cylinder wypełniony płynem. Płyn odparowuje, gdy pobiera ciepło ze stali narzędziowej i skrapla się, gdy uwalnia ciepło do chłodziwa, jak pokazano na rysunku 4. Wydajność przenoszenia ciepła przez trzpień termiczny jest prawie dziesięciokrotnie większa niż w przypadku rurki miedzianej. Aby zapewnić dobre przewodzenie ciepła, należy unikać szczeliny powietrznej między kołkiem termicznym a formą lub wypełnić ją szczeliwem o wysokiej przewodności.

RYSUNEK 4. Efektywność wymiany ciepła sworznia termicznego

Chłodzenie smukłych rdzeni

Jeśli średnica lub szerokość jest bardzo mała (mniej niż 3 mm), możliwe jest tylko chłodzenie powietrzem. Powietrze jest wdmuchiwane do rdzeni z zewnątrz podczas otwierania formy lub przepływa przez centralny otwór od wewnątrz, jak pokazano na rysunku 5. Ta procedura oczywiście nie pozwala na utrzymanie dokładnej temperatury formy.

RYSUNEK 5. Chłodzenie powietrzem smukłego rdzenia

Lepsze chłodzenie smukłych rdzeni (tych mierzących mniej niż 5 mm) uzyskuje się poprzez zastosowanie wkładek wykonanych z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, takich jak miedź lub materiały berylowo-miedziane. Technika ta została zilustrowana na rysunku 6 poniżej. Takie wkładki są wciskane w rdzeń i rozciągają się wraz z podstawą, która ma tak duży przekrój, jak to możliwe, do kanału chłodzącego.

RYSUNEK 6. Wykorzystanie materiału o wysokiej przewodności cieplnej do chłodzenia smukłego rdzenia

Chłodzenie dużych rdzeni

W przypadku dużych średnic rdzenia (40 mm i większych) należy zapewnić dodatni transport chłodziwa. Można to zrobić za pomocą wkładek, w których chłodziwo dociera do końcówki rdzenia przez centralny otwór i jest prowadzone spiralnie do jego obwodu, a następnie między rdzeniem a wkładką spiralnie do wylotu, jak pokazano na rysunku 7. Taka konstrukcja znacznie osłabia rdzeń.

RYSUNEK 7. Zastosowanie spiralnej przegrody do chłodzenia dużego rdzenia

Rdzenie cylindrów chłodzących

Chłodzenie rdzeni cylindrów i innych okrągłych części powinno odbywać się za pomocą podwójnej spirali, jak pokazano poniżej. Chłodziwo przepływa do końcówki rdzenia w jednej spirali i powraca w drugiej spirali. Ze względów konstrukcyjnych grubość ścianki rdzenia powinna w tym przypadku wynosić co najmniej 3 mm.

RYSUNEK 8. Podwójna spirala z centralnym bełkotem