Конформное охлаждение: повышение качества деталей и сокращение циклов литья под давлением

Опубликовано 23 марта 2023 года

Частый вызов при проектировании деталей для литья под давлением — учет скоростей остывания для отдельных зон в дизайне детали. Для того чтобы форма могла правильно выбросить деталь, она должна остыть. Однако при высоких объемах или геометрически сложных деталях отдельные области детали могут остывать с разными скоростями, результатом в более длинных циклах и потенциальном искривлении. Для избежания этих проблем и повышения продуктивности формы, детали могут быть спроектированы с интегрированными конформными охлаждающими каналами, позволяющими воде достигать более глубоких областей внутри детали, обеспечивая более равномерное охлаждение, сокращая время цикла и частоту дефектов. Эти подходы существуют уже некоторое время, но достижения в металлической 3D-печати открыли новые геометрии конформного охлаждения и результирующие решения для формовочников.

Рис. 1: Конформные охлаждающие каналы, включенные в дизайны инструментов литья под давлением.

Сниженный риск искривления детали

В процессе формовки деталь остывает от внешней поверхности к внутреннему ядру пластика, идеально с одинаковой скоростью для всех областей детали, когда она спроектирована с постоянной толщиной стенок. При литье простых, униформных деталей конвенциональное охлаждение обычно не создает вызовов, так как все области детали обычно остывают с похожей скоростью.

Однако, если дизайн детали геометрически сложен, деталь может не остывать равномерно во всех областях, результатом в потенциальном искривлении или более длинных циклах охлаждения для обеспечения остывших деталей перед выбросом. Правда в том, что в сегодняшнем мире с все более сложными геометриями деталей, идеально униформные скорости охлаждения трудны к достижению. В случае низкообъемных запусков неэффективности слегка более длинных циклов охлаждения могут быть незначительны и терпимы для формовщиков. Однако в случае высокообъемных запусков эти эффективности могут быть возможностями для улучшения продуктивности или снижения отходов. Результирующая эффективность конформного охлаждения зависит от многих факторов: от дизайна охлаждающих каналов, дизайна детали, дизайна формы и даже рецепта формовки. Когда сделано правильно, решения конформного охлаждения могут улучшить выход инструмента на 50% или более.

Конвенциональное охлаждение

Рис. 2: Заметьте высокий термический градиент и заметные горячие точки в красном.
Рис. 3: В областях с горячими точками происходит высокая степень искривления, вероятно результатом в дефектном продукте.

Конформное охлаждение

Включение конформных охлаждающих каналов в инструмент формы поможет адресовать горячие точки, результативные в искривлении, результатом в деталях лучшего качества с меньшим материаловым отходом и меньше дефектов.

Рис. 4: С конформными охлаждающими каналами, спроектированными в ядре (L) и полости (R) инструмента литья под давлением, воздух может получить доступ к внутренним областям формы, охлаждая деталь/продукт равномерной скоростью.
Рис. 5: Заметьте равномерное распределение температуры и низкий термический градиент.
Рис. 6: Благодаря равномерному охлаждению результирующая деталь/продукт достигает минимальной степени искривления.

Более быстрые циклы

Помимо достижения лучшего качества конечного результата с низким риском дефектов, конформные охлаждающие каналы часто значительно уменьшают циклы формы. В примере ниже конформное охлаждение использовалось для сокращения цикла этого высокообъемного пластикового компонента почти на 40%, повышая продуктивность формы почти на 50%.

Рис. 7: Заметьте конформные охлаждающие каналы (множество цветов), интегрированные в инструмент для этой высокообъемной детали.
Рис. 8: Конформное охлаждение привело к 40% снижению времени цикла для изображенной детали.

Подходит ли конформное охлаждение для ваших нужд?

Включение конформных охлаждающих каналов в инструмент литья под давлением популярно по отраслям и типам продуктов, особенно в науках о жизни и потребительских секторах, где детали с сложными геометриями или высокими объемами форм обычны. Если вы планируете производить большой объем деталей через литье под давлением и обеспокоены искривлением, проектирование вашего инструмента литья под давлением с конформным охлаждением может быть верным решением для помощи с циклами и снижением стоимости деталей. Для гарантии того, что каналы правильно спроектированы для геометрии вашей детали и специфического приложения, критично работать с опытным дизайнером инструмента, знающим об интеграции этих новых подходов в высокоточный инструмент.

В SyBridge наши инженеры эксперты в процессах литья под давлением и дизайне инструмента, и работали с компаниями по разнообразным отраслям для помощи в достижении невероятных результатов в улучшении продуктивности формы, снижении дефектов и производстве более высокопроизводительных деталей. Будь у вас уже есть дизайн формы, который вы считаете, что выиграл бы от добавления конформных охлаждающих каналов, или вы работаете над дизайном для новой детали или продукта, наша команда здесь чтобы помочь.

Свяжитесь с нами, чтобы поговорить с экспертом по дизайну инструмента литья под давлением и открыть, подходит ли конформное охлаждение для ваших нужд инструмента литья под давлением.