Įrankinis plienas yra nenorintis šilumos laidininkas. Jei kasetiniai šildytuvai yra per toli vienas nuo kito storoje įpurškimo formų plokštelėje, paviršiuje virš kiekvieno šildytuvo greitai susidaro ryškios karštos juostos, o tarp jų – šaltos zonos. Rezultatas – ne-vienodas pelėsių temperatūros laukas, kuris tiesiogiai veikia dalių kokybę. Šildymo elementų išdėstymas-ir jų atstumas, ir montavimo gylis-turi būti kruopščiai suprojektuoti, kad termiškai vangi medžiaga virstų tolygiai įkaitintu liejimo paviršiumi.
Thešildytuvo tarpų gylis įrankis plieno įpurškimo formaProjektavimo problema iš esmės yra šilumos difuzijos iššūkis, kurį riboja geometrija, medžiagos laidumas ir gamybos ciklo reikalavimai.
Kodėl įrankiniam plienui reikalingas griežtas šildytuvo valdymas
Įrankių plienai, tokie kaip P20 arba H13, yra plačiai naudojami įpurškimo formų konstrukcijoje dėl savo stiprumo, atsparumo dilimui ir matmenų stabilumo. Tačiau jų šiluminis elgesys yra reikšmingas dizaino apribojimas.
Mažas šilumos laidumas lėtina šilumos plitimą
Pliene karštis keliauja lėtai. Įprastų įrankių plienų šilumos laidumas yra maždaug:
25–30 W/m⋅K25\\text{–}30\\ \\mathrm{W/m\\cdot K}25–30 W/m⋅K
Palyginimui, aliuminis praleidžia šilumą maždaug:
167 W/m⋅K167\\ \\mathrm{W/m\\cdot K}167 W/m⋅K
Šis skirtumas turi didelių pasekmių:
Šiluma pliene plinta lėtai ir lokaliai
Temperatūros gradientai išlieka ilgiau
Vietinis perkaitimas šalia šildytuvų tampa labiau tikėtinas
Tarp plačiai išdėstytų elementų susidaro šaltos dėmės
Dėl to šildytuvo išdėstymas turi būti žymiai tankesnis nei aliuminio įrankių sistemose.
Įrankinio plieno plokščių šildytuvų išdėstymo principai
Kasetiniai šildytuvai generuoja šilumą, kuri sklinda iš cilindrinio šaltinio.
Šilumos paskirstymo modelis
Kiekvienas šildytuvas sukuria šiluminį lauką, kuris plečiasi į išorę maždaug kūgio pavidalu:
Aliuminis: platus ir seklus šilumos paskirstymas
Plienas: siauras ir staigus šilumos paskirstymas
Kadangi plienas atsparus šilumos srautui, gretimų šildytuvų šiluminis persidengimas yra ribotas, nebent atstumas būtų kruopščiai kontroliuojamas.
Rekomenduojamas šildytuvo atstumas
Norint pasiekti vienodą temperatūros pasiskirstymą, šildytuvo atstumas paprastai nustatomas atsižvelgiant į šildytuvo skersmenį:
Tarpai nuo centro-į-centrą:1–2 kartus didesnis šildytuvo skersmuo
Siekiant užtikrinti persidengiančius šiluminius laukus ir sumažinti temperatūros gradientus, storose plieninėse plokštėse pageidautina nustatyti griežtesnius tarpus.
Per didelis tarpas gali sukelti:
Matomos šiluminės juostos ant pelėsių paviršių
Netolygi ertmės temperatūra
Lokalus terminis iškraipymas
Nenuoseklus dalies susitraukimas
Šildytuvo įdėjimo į gilumą strategija
Be atstumo, vertikalus išdėstymas (gylis nuo liejimo paviršiaus) yra kritinis šiluminių savybių veiksnys.
Paviršiaus atsako ir šilumos paskirstymo balansavimas
Šildytuvai turi būti išdėstyti taip, kad šiluma galėtų:
Efektyviai pasiekite pelėsių paviršių
Pakankamai paskleiskite birų plieną
Venkite vietinių perkaitimo zonų
Pagal bendrąsias inžinerines gaires šildytuvo vidurio linija yra maždaug:
Pusė plokštės storio nuo šildomo paviršiaus
Ši pozicija suteikia pusiausvyrą tarp:
Greita paviršiaus šildymo reakcija
Tinkamas vidinis šilumos paskirstymas
Sumažintas paviršiaus temperatūros atsilikimas
Kombinuotas atstumo ir gylio poveikis
Atstumas ir gylis negali būti optimizuojami atskirai. Abu parametrai stipriai sąveikauja storose plieninėse plokštėse.
Nepriekaištinga{0}} elgsena
Didesnis atstumas pagerina vienodumą, bet padidina apdirbimo sudėtingumą
Gilesnė vieta pagerina pasiskirstymą, bet sulėtina paviršiaus reakciją
Seklesnė vieta pagerina atsaką, bet padidina temperatūros gradientus
Galutinė konfigūracija visada yra kompromisas tarp šiluminio tolygumo ir dinaminio šildymo efektyvumo.
Šiluminės baigtinių elementų analizės vaidmuo
Šiuolaikinis pelėsių dizainas labai priklauso nuo modeliavimo, kad būtų patvirtintas šildytuvo išdėstymas.
Ką atskleidžia FEA
Šiluminiai FEA modeliai naudojami vertinant:
Paviršiaus temperatūros vienodumas
Šilumos srauto keliai per plieno masę
Vietinis karštųjų taškų susidarymas
Aušinimo ciklo elgsena
Trumpalaikis šildymo reakcijos laikas
Daugeliu atvejų pradiniai šildytuvų išdėstymai nuolat tobulinami remiantis modeliavimo rezultatais.
Kritinės karštosios zonos
Ypatingas dėmesys dažnai reikalingas:
Sprue regionai
Bėgimo blokai
Vartai{0}}gretimose srityse
Šios zonos gali reikalauti:
Papildomas šildytuvo tankis
Didesnės galios kasetės
Lokalizuotos valdymo zonos
Be kompensacijos, netolygus šildymas šiose vietose gali sukelti suformuotų dalių deformaciją.
Mechaninis pritaikymas ir montavimas
Šiluminėms savybėms didelę įtaką daro montavimo tikslumas.
Tinka kasetės šildytuvui
Kasetiniai šildytuvai turi būti sumontuoti laikantis tikslių angos leistinų nuokrypių:
Paprastai H7/g6 tinkamumo diapazonas
Tinkamas pritaikymas užtikrina:
Efektyvus šilumos laidumas į plieną
Sumažinti oro tarpai
Pailgintas šildytuvo tarnavimo laikas
Stabilus mechaninis sulaikymas
Prastas pritaikymas gali žymiai sumažinti šildymo efektyvumą ir sukelti vietinį šildytuvo apvalkalo perkaitimą.
Prasto šildytuvo išdėstymo įtaka
Neteisingas šildytuvo atstumas arba gylis lemia nuspėjamus gamybos defektus.
Pelėsiai-Susiję defektai
Formos pagrindo terminis deformavimas
Netolygus ertmės išsiplėtimas
Matmenų nestabilumas gamybos ciklų metu
Dalių kokybės problemos
Diferencinis susitraukimas tarp formuotų dalių
Paviršiaus blizgesio kitimas
Vidinis streso padidėjimas
Kreipimasis po išstūmimo
Šie poveikiai dažnai klaidingai diagnozuojami kaip materialinės problemos, kai pagrindinė priežastis yra šiluminis disbalansas pelėsių plokštelėje.
Proceso optimizavimo svarstymai
Efektyvus šildytuvo dizainas yra glaudžiai susijęs su proceso reikalavimais.
Ciklo laiko reikalavimai
Greitesniems šildymo ciklams gali prireikti:
Didesnis vatų tankis
Sumažintas šildytuvo atstumas
Optimizuotas izoliacijos dizainas
Aušinimo balansas
Šildymo ir vėsinimo sistemos turi būti suderintos, kad gamybos ciklų metu būtų išvengta terminio atsilikimo arba viršijimo.
Išvada
Šildytuvo atstumo ir gylio projektavimas storoje įrankinio plieno įpurškimo formos plokštelėje iš esmės yra pratimas, skirtas kompensuoti ribotą medžiagos gebėjimą laiduoti šilumą. Tinkamo šildytuvo atstumo gylio įrankio plieninės įpurškimo formos konstrukcijai reikalingi glaudžiai sugrupuoti kasetiniai šildytuvai, paprastai išdėstyti vieną ar du kartus per jų skersmenį ir išdėstyti kruopščiai parinktame gylyje, kad būtų subalansuotas paviršiaus jautrumas ir masinis šiluminis vienodumas.
Pliene šiluma sklinda nelengvai, todėl šiluminė energija turi būti įvedama tankiau ir strategiškiau nei į labai laidžias medžiagas, tokias kaip aliuminis. Baigtinių elementų analizė atlieka pagrindinį vaidmenį patvirtinant šiuos išdėstymus ir užtikrinant stabilius, pasikartojančius temperatūros laukus visame pelėsių paviršiuje.
Galiausiai sėkmingas plokščių projektavimas yra terminio dosnumo pratimas,{0}}kurie daugiau šilumos šaltinių įdedami arčiau vienas kito ir giliau į konstrukciją, kad būtų įveiktas būdingas medžiagos atsparumas. Daugeliu atvejų svarbiausias formų plokštės dizaino aspektas yra ne patys šildytuvai, o kruopščiai suprojektuota erdvė tarp jų, leidžianti šilumai tolygiai pasklisti.
