Vad gör de?

Bafflar och bubblare är delar av kylledningar som avleder kylvätskeflödet till områden som normalt saknar kylning. Kylkanalerna borras vanligtvis genom formhålan och kärnan. Formen kan dock bestå av områden som är för långt bort för att rymma vanliga kylkanaler. Alternativa metoder för att kyla dessa områden enhetligt med resten av detaljen innebär användning av bafflar, bubblare eller termiska stift, enligt nedan.

FIGUR 1. Baffel, bubblare och termiskt stift

Bafflar

En baffel är egentligen en kylkanal som borras vinkelrätt mot en huvudkylledning, med ett blad som delar en kylkanal i två halvcirkelformade kanaler. Kylvätskan strömmar in på ena sidan av bladet från huvudkylningen, vänder runt spetsen till andra sidan av baffeln och strömmar sedan tillbaka till huvudkylningen.

Denna metod ger maximala tvärsnitt för kylvätskan, men det är svårt att montera delaren exakt i mitten. Kyleffekten och därmed temperaturfördelningen på den ena sidan av kärnan kan skilja sig från den på den andra sidan. Denna nackdel med en i övrigt ekonomisk lösning, vad gäller tillverkningen, kan elimineras om metallplåten som bildar baffeln vrids. Helixbaffeln, som visas i figur 2 nedan, transporterar kylvätskan till spetsen och tillbaka i form av en helix. Den är användbar för diametrar på 12 till 50 mm och ger en mycket homogen temperaturfördelning. En annan logisk utveckling av bafflar är spiralkärnor med enkel eller dubbel flygning, som visas i figur 2 nedan.

FIGUR 2. (Vänster) Helix-baffel. (Höger) Spiralformad baffel.

Bubblare

En bubbler liknar en baffel, förutom att bladet är ersatt med ett litet rör. Kylvätskan rinner in i rörets botten och "bubblar" ut genom toppen, precis som i en fontän. Kylvätskan rinner sedan ner runt rörets utsida för att fortsätta flödet genom kylkanalerna.

Den mest effektiva kylningen av smala kärnor uppnås med bubblare. Diametern på båda måste justeras på ett sådant sätt att flödesmotståndet i båda tvärsnitten är lika stort. Förutsättningen för detta är:

Inre diameter / Yttre diameter = 0,707

Bubblare är kommersiellt tillgängliga och skruvas vanligtvis in i kärnan, som visas i figur 3 nedan. Upp till en diameter på 4 mm bör slangen avfasas i änden för att förstora utloppets tvärsnitt; denna teknik illustreras i figur 3. Bubblare kan inte bara användas för kärnkylning utan även för kylning av platta formsektioner, som inte kan förses med borrade eller frästa kanaler.

FIGUR 3. (Vänster) Bubblare som skruvas fast i kärnan. (Höger) Bubbler avfasad för att förstora utloppet

OBS! Eftersom både bafflar och bubblare har smalare flödesområden ökar flödesmotståndet. Därför bör man vara försiktig när man utformar storleken på dessa enheter. Flödes- och värmeöverföringsbeteendet för både bafflar och bubblare kan enkelt modelleras och analyseras med C-MOLD Cooling-analys.

Termiska stift

Ett termiskt stift är ett alternativ till bafflar och bubblare. Det är en tät cylinder som är fylld med vätska. Vätskan förångas när den drar värme från verktygsstålet och kondenseras när den avger värmen till kylvätskan, som visas i figur 4. Värmeöverföringseffektiviteten hos en termisk stift är nästan tio gånger så stor som hos ett kopparrör. För god värmeledning bör man undvika en luftspalt mellan termostiftet och formen eller fylla den med ett tätningsmedel med hög ledningsförmåga.

FIGUR 4. Värmeöverföringseffektivitet för termisk stift

Kylning av smala kärnor

Om diametern eller bredden är mycket liten (mindre än 3 mm) är endast luftkylning möjlig. Luft blåses på kärnorna från utsidan under formöppningen eller strömmar genom ett centralt hål från insidan, som visas i figur 5. Detta förfarande gör det naturligtvis inte möjligt att upprätthålla en exakt formtemperatur.

BILD 5. Luftkylning av en smal kärna

Bättre kylning av smala kärnor (de som mäter mindre än 5 mm) uppnås genom att använda insatser tillverkade av material med hög värmeledningsförmåga, t.ex. koppar eller beryllium-kopparmaterial. Denna teknik illustreras i figur 6 nedan. Sådana insatser pressas in i kärnan och sträcker sig med sin bas, som har ett så stort tvärsnitt som möjligt, in i en kylkanal.

FIGUR 6. Användning av material med hög värmeledningsförmåga för att kyla en smal kärna

Kylning av stora kärnor

För stora kärndiametrar (40 mm och större) måste en positiv transport av kylvätska säkerställas. Detta kan göras med insatser där kylvätskan når kärnans spets genom ett centralt hål och leds genom en spiral till dess omkrets, och mellan kärna och insats spiralformigt till utloppet, som visas i figur 7. Denna konstruktion försvagar kärnan avsevärt.

FIGUR 7. Användning av spiralformad baffel för att kyla en stor härd

Kylning av cylinderkärnor

Kylning av cylinderkärnor och andra runda delar bör ske med en dubbel helix, enligt bilden nedan. Kylvätskan flödar till kärnans spets i en spiral och återvänder i en annan spiral. Av konstruktionsskäl bör kärnans väggtjocklek vara minst 3 mm i detta fall.

FIGUR 8. Dubbelhelix med bubblare i mitten