Конформное охлаждение:повышение качества деталей и сокращение времени цикла литья под давлением

Опубликовано 23 марта 2023 г.

Распространенной проблемой при проектировании деталей для литья под давлением является учет скорости охлаждения отдельных областей конструкции детали. Чтобы форма правильно извлекла деталь, ее, конечно, необходимо охладить. Однако в случае крупногабаритных или геометрически сложных деталей определенные области детали могут охлаждаться с разной скоростью, что приводит к увеличению времени цикла и потенциальному короблению. Чтобы избежать этих проблем и повысить производительность пресс-формы, детали можно спроектировать со встроенными конформными каналами охлаждения, которые позволят воде получать доступ к более глубоким областям внутри детали, обеспечивая более равномерное охлаждение, сокращая время цикла и возникновение дефектов. Эти подходы существуют уже некоторое время, но достижения в области 3D-печати металлами позволили производителям инструментов создавать новые конформные геометрии охлаждения и соответствующие решения. 

Рис. 1. Конформные каналы охлаждения, встроенные в конструкции инструментов для литья под давлением.

Снижение риска деформации деталей

В процессе формования деталь охлаждается от внешней поверхности до внутреннего ядра пластика, в идеале с одинаковой скоростью для всех областей детали, если она спроектирована с одинаковой толщиной стенок. При литье под давлением простых, однородных деталей обычное охлаждение обычно не представляет никаких проблем, поскольку все области детали обычно охлаждаются с одинаковой скоростью.

Однако если конструкция детали геометрически сложна, то она может охлаждаться не с одинаковой скоростью во всех областях, что приводит к потенциальному короблению или более длительным циклам охлаждения, обеспечивающим затвердевание деталей перед их извлечением. Правда заключается в том, что в современном мире, где геометрия деталей становится все более сложной, трудно достичь идеально равномерной скорости охлаждения. В случае небольших объемов производства неэффективность более длительных циклов охлаждения может быть незначительной и терпимой для формовщиков. Однако в случае больших объемов производства эта эффективность может стать возможностью для повышения производительности или сокращения отходов. Итоговая эффективность конформного охлаждения зависит от многих факторов:от конструкции охлаждающих каналов, конструкции детали, конструкции пресс-формы и даже рецепта формования. При правильном выполнении решения конформного охлаждения могут повысить производительность инструмента на 50% и более. 

Обычное охлаждение

Рис. 2. Обратите внимание на высокий температурный градиент и заметные горячие точки красного цвета. Рис. 3:В зонах с горячими точками возникает высокая степень коробления, что, вероятно, приводит к браку продукта.

Конформное охлаждение

Включение конформных каналов охлаждения в оснастку для пресс-форм поможет устранить горячие точки, которые приводят к короблению, что приведет к получению более качественных деталей с меньшими отходами материала и меньшим количеством дефектов. 

Рис. 4. Благодаря конформным каналам охлаждения, расположенным в сердцевине (L) и полости (R) литьевой формы, воздух может получать доступ к внутренним областям формы, охлаждая деталь/изделие с равномерной скоростью. Рис. 5:Обратите внимание на равномерное распределение температуры и низкий температурный градиент.Рис. 6:Благодаря равномерному охлаждению полученная деталь/изделие имеет минимальную степень коробления.

Сокращение времени цикла

Помимо достижения более высокого качества конечного результата с меньшим риском возникновения дефектов, конформные каналы охлаждения часто значительно сократить время цикла пресс-формы. В приведенном ниже примере конформное охлаждение было использовано для сокращения времени цикла изготовления этого крупногабаритного пластикового компонента почти на 40 %, а производительность пресс-формы увеличилась почти на 50 %.

Рис. 7:Обратите внимание на конформные каналы охлаждения (разноцветные), которые встроены в инструмент для этой крупносерийной детали. Рис. 8:Конформное охлаждение привело к сокращению времени цикла для изображенной детали на 40%.

Подходит ли конформное охлаждение для ваших нужд?

Включение конформных каналов охлаждения в оснастку для литья под давлением популярно во многих отраслях и типах продукции, особенно в медико-биологических науках и секторах потребительских товаров, где распространены детали со сложной геометрией или большими объемами форм. Если вы планируете производить большие объемы деталей методом литья под давлением и беспокоитесь о короблении, разработка оснастки для литьевых форм с конформным охлаждением может быть правильным решением, которое поможет сократить время цикла и снизить затраты на детали. Чтобы гарантировать, что каналы правильно спроектированы с учетом геометрии вашей детали и конкретного применения, необходимо работать с опытным разработчиком оснастки, который знает, как интегрировать эти новые подходы в высокоточные инструменты.

Наши инженеры в SyBridge являются экспертами в процессах проектирования литья под давлением и оснастки. Они работали с компаниями из различных отраслей, чтобы помочь им достичь невероятных результатов, когда дело касается повышения производительности пресс-форм, уменьшения дефектов и производства более эффективных деталей. Если у вас уже есть конструкция пресс-формы, которую, по вашему мнению, выиграет от добавления конформных каналов охлаждения, или вы работаете над конструкцией новой детали или продукта, наша команда всегда готова вам помочь.

Свяжитесь с нами, чтобы поговорить с экспертом по проектированию инструментов для литьевых форм и узнать, подходит ли конформное охлаждение для ваших нужд в инструментах для литьевых форм.