1, layout del sistema di raffreddamento: "rete neurale" per l'efficienza di dissipazione del calore
Il sistema di raffreddamento è il principale elemento portante della dissipazione del calore dello stampo e la sua razionalità progettuale influisce direttamente sull'efficienza del trasferimento di calore. Secondo il principio della conduzione del calore, il processo di trasferimento del calore dalla massa fusa ad alta-temperatura attraverso l'acciaio per stampi al liquido di raffreddamento deve soddisfare i tre principi di "massimizzazione dell'area di contatto, accorciamento del percorso e bilanciamento della portata".
Disposizione del corso d'acqua e adattamento della cavità
I tradizionali circuiti dell'acqua di raffreddamento adottano spesso design lineari o circolari, ma di fronte a prodotti curvi complessi, tali layout possono facilmente portare a un raffreddamento locale insufficiente. La moderna progettazione degli stampi introduce la tecnologia "conformal waterway", che costruisce un canale di raffreddamento all'interno dello stampo che si conforma completamente al contorno della cavità dello stampo attraverso la stampa 3D o la lavorazione con scarica elettrica. Ad esempio, nella produzione di paralumi LED per automobili, l'utilizzo di uno stampo con un canale d'acqua conforme può ridurre la differenza di temperatura superficiale del prodotto da 8 gradi a 2 gradi, riducendo significativamente la deformazione e la deformazione causate da un raffreddamento non uniforme.
Controllo accurato dei parametri dei corsi d'acqua
Il diametro, la spaziatura e la velocità del flusso dei corsi d'acqua sono parametri chiave che influiscono sull'efficienza della dissipazione del calore. La pratica industriale ha dimostrato che il diametro dei corsi d’acqua è solitamente controllato tra 6 e 12 mm: un diametro troppo piccolo può limitare il flusso e ridurre la capacità di dissipazione del calore; Se il diametro è troppo grande, potrebbe indebolire la resistenza dello stampo e causare turbolenze nel refrigerante. Prendendo come esempio la produzione di cornici per telefoni cellulari, quando il diametro del canale d'acqua dello stampo è impostato su 8 mm e la spaziatura è di 30 mm, combinato con una velocità del flusso turbolento di 1,5 m/s, il tempo di raffreddamento del prodotto può essere ridotto del 15%, evitando al tempo stesso il surriscaldamento locale causato dal flusso laminare.
Raffreddamento delle partizioni e controllo dinamico
Per i prodotti con strutture complesse, lo stampo deve adottare un design di raffreddamento a zone. Ad esempio, nella produzione degli involucri dei computer portatili, lo stampo imposta canali d'acqua separati per le aree delle pareti spesse e sottili e controlla con precisione la temperatura di ciascuna area tramite una macchina per la temperatura dello stampo. Una soluzione più avanzata consiste nell’introdurre un sistema di controllo intelligente della temperatura che monitori la temperatura superficiale dello stampo in tempo reale e regoli dinamicamente la portata del liquido refrigerante. Grazie a questa tecnologia, una certa marca di stampi ha migliorato la resa del prodotto dall'82% al 95% e accorciato il ciclo produttivo del 20%.
2, selezione del materiale dello stampo: "ponte" di conduzione del calore
La conduttività termica dell'acciaio per stampi influisce direttamente sulla velocità di trasferimento del calore dalla cavità dello stampo al sistema di raffreddamento. La conduttività termica dei diversi materiali varia in modo significativo: la conduttività termica del normale acciaio P20 è 29 W/(m · K), mentre l'acciaio H13 può raggiungere 34 W/(m · K) e il bronzo al berillio può raggiungere fino a 105 W/(m · K). La pratica del settore ha dimostrato che la selezione dei materiali deve bilanciare prestazioni termiche e costi:
Scenari applicativi di materiali ad alta conducibilità termica
Per i prodotti con requisiti di dissipazione del calore estremamente elevati, come involucri di componenti elettronici ad alta-potenza e dissipatori di calore per LED, gli stampi sono spesso realizzati in acciaio H13 o bronzo al berillio. Ad esempio, quando si producono dissipatori di calore per stazioni base 5G, l'utilizzo di stampi in bronzo al berillio può ridurre il gradiente di temperatura interna del prodotto del 40%, migliorando significativamente l'efficienza di dissipazione del calore. Ma questo tipo di materiale ha un costo elevato ed è adatto solo al mercato di fascia alta-.
Tecnologia di trattamento superficiale dei materiali
Migliorare la conduttività termica superficiale degli stampi attraverso il rivestimento o la tecnologia di rivestimento è una soluzione efficiente e a basso costo-per la dissipazione del calore. Ad esempio, la placcatura in rame sulla superficie della cavità dello stampo può aumentare la conduttività termica fino a 2-3 volte quella dell'acciaio. Un certo produttore di stampi ha utilizzato questa tecnologia per ridurre del 25% il tempo di raffreddamento dei gusci delle apparecchiature mediche e abbassare il tasso di usura dello stampo.
3, progettazione di ottimizzazione strutturale: il 'driver invisibile' delle prestazioni di dissipazione del calore
L'ottimizzazione della struttura dello stampo può migliorare le prestazioni di dissipazione del calore da tre dimensioni: riduzione della resistenza termica, promozione della convezione dell'aria e riduzione dello stress termico
Design leggero e con pareti sottili
Ridurre lo spessore dello stampo può accorciare il percorso di trasferimento del calore e ridurre la resistenza termica. Ad esempio, la sostituzione dei tradizionali stampi a pareti spesse con strutture a pareti sottili-, abbinate a design con nervature rinforzate, può aumentare l'efficienza di dissipazione del calore del 15% garantendo al tempo stesso la resistenza. Grazie a questo piano, un certo produttore di componenti automobilistici ha ridotto il peso dello stampo del 30% e il consumo energetico di produzione del 18%.
Progettazione collaborativa del sistema di scarico e dissipazione del calore
La scanalatura di scarico non è solo un canale per scaricare il gas dalla cavità dello stampo, ma funge anche da struttura ausiliaria di dissipazione del calore. Ottimizzando la posizione e la dimensione della scanalatura di scarico, è possibile favorire il flusso d'aria sulla superficie dello stampo. Ad esempio, nella produzione di involucri di grandi elettrodomestici, lo stampo aggiunge alette di dissipazione del calore nell'area della scanalatura di scarico per ridurre la temperatura superficiale del prodotto di 5 gradi e ridurre i difetti superficiali causati dalla ritenzione di gas.
Progettazione della struttura di compensazione della dilatazione termica
Lo stampo genererà stress termico durante ripetuti processi di riscaldamento e raffreddamento, portando a deformazioni o fessurazioni. Progettando strutture di compensazione elastica come sistemi di espulsione a molla o cerniere flessibili, è possibile assorbire lo stress termico e mantenere la stabilità dimensionale dello stampo. Un certo produttore di stampi ha utilizzato questa tecnologia per aumentare la durata dello stampo da 100.000 a 500.000 volte durante la produzione di lenti ottiche di precisione, riducendo al tempo stesso il tasso di difetti del prodotto causati dalla deformazione termica.
4, Caso pratico del settore: la "pietra di paragone" delle scoperte tecnologiche
Brevetto "Dual Mode Heat Dissipation" di Suzhou Dongying Precision Mold
Questo brevetto consente di raddoppiare l'efficienza di dissipazione del calore integrando componenti di raffreddamento ad aria e ad acqua nella base dello stampo. Quando si producono pezzi stampati a iniezione di grandi dimensioni, il sistema di raffreddamento ad acqua è responsabile della rapida rimozione del calore dal nucleo, mentre il sistema di raffreddamento ad aria aiuta a dissipare il calore nelle aree dei bordi. Questo design migliora l'uniformità della temperatura dello stampo del 30% e accorcia il ciclo di produzione del 25%, diventando un punto di riferimento per la tecnologia innovativa di dissipazione del calore nel settore.
Schema di raffreddamento a base di olio per stampi a iniezione in PTFE
In risposta alla bassa conduttività termica dei materiali PTFE, un certo produttore ha sviluppato uno stampo che combina un refrigerante a base di olio- con canali dell'acqua a spirale. Il refrigerante a base di olio ha un punto di ebollizione elevato e una forte stabilità termica. Se combinato con un canale d'acqua a spirale per estendere il percorso di raffreddamento, il gradiente di temperatura interna del prodotto viene ridotto da 15 gradi a 5 gradi, riducendo significativamente lo stress interno e la deformazione della deformazione.
