เส้นทำความเย็นคืออะไร?
ท่อระบายความร้อนในการใช้งานแม่พิมพ์แบบพิเศษ
ฉันทำงานแม่พิมพ์มาเป็นเวลา 18 ปีแล้ว ใช้เวลาช่วงทศวรรษแรกที่ร้านขายยานยนต์ในรัฐมิชิแกน ในช่วงแปดปีที่ผ่านมา ส่วนใหญ่เป็นที่ปรึกษาด้านการแพทย์และอิเล็กทรอนิกส์ หากมีสิ่งหนึ่งที่แยกร้านค้าที่ทำเงินออกจากร้านที่ไม่มีกำไร มันก็จะเย็นลง ไม่ใช่สิ่งแฟนซีที่คุณอ่านจากนิตยสารการค้า เค้าโครงท่อระบายความร้อนขั้นพื้นฐานที่รอบคอบ
ซัพพลายเออร์เครื่องมือฉีดขึ้นรูปส่วนใหญ่จะบอกคุณว่าการระบายความร้อนคิดเป็น 60-70% ของรอบการทำงานของคุณ ตัวเลขนั้นลอยอยู่ทั่วอุตสาหกรรมเหมือนข่าวประเสริฐ รูปร่างที่แท้จริงขึ้นอยู่กับความหนาของผนัง เรซิน และตัวแปรอื่นๆ อีกประมาณ 15 ตัวแปร ฉันเคยเห็นแม่พิมพ์บรรจุภัณฑ์ผนังบาง-ที่มีการระบายความร้อนถึง 80% ของรอบการทำงาน เคยวิ่งตัวถังรถยนต์ที่มีส่วนหนาครั้งหนึ่งซึ่งเกือบจะถึง 45% ประเด็นก็คือ เปอร์เซ็นต์ทั่วไปไม่ได้ช่วยอะไรคุณมากนัก สิ่งที่ช่วยได้คือการทำความเข้าใจการไหลของความร้อนในส่วนเฉพาะของคุณ
เครื่องมือที่มีความแม่นยำจำเป็นต้องมีการจัดการระบายความร้อนที่แม่นยำ
เจาะลึก-และ-เสียบความเป็นจริง
การระบายความร้อนแบบทั่วไปคือการเจาะ-และ-ปลั๊ก คุณนำบล็อกแม่พิมพ์ของคุณไปวางบนโรงสีหรือสว่านปืนแล้วเจาะรูตรง เชื่อมต่อด้วยดอกสว่านหรือท่อภายนอก เสียบปลายที่ไม่จำเป็น วิธีนี้ได้ผล มันได้ผลตั้งแต่พ่อของฉันอยู่ในธุรกิจนี้ เครื่องมือมีราคาถูก ร้านไหนๆ ก็ทำได้ และเมื่อมีบางอย่างอุดตัน คุณก็กำจัดมันออกไปได้
ปัญหาจะปรากฏขึ้นเมื่อเรขาคณิตมีความซับซ้อน ปีที่แล้วฉันทำงาน-ตู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค มีความโค้งมาก ผนังหนา 1.2 มม. โดยที่ปุ่มลดเหลือ 0.8 มม. นักออกแบบอุตสาหกรรมคนนี้ไม่สนใจสิ่งที่ฉันสามารถทำให้เจ๋งได้จริงๆ ด้านแกนกลางอาจมีเหล็กหนา 6 มม. อยู่ด้านหลังโพรงในสามโซนที่แตกต่างกัน คุณไม่สามารถใส่ช่อง 10 มม. ที่นั่นได้ คุณไม่สามารถใส่ช่องขนาด 6 มม. ที่นั่นได้เช่นกัน โดยไม่มีระยะปลอดภัยใดๆ
สิ่งที่เราทำคือแนวทางผสมผสาน ฟองสบู่ในแกนลึก แผ่นกั้นตรงที่เรามีเนื้อเพียงพอ และแผ่นแทรกที่เข้ากันในจุดร้อนที่เลวร้ายที่สุด ชิ้นส่วนที่เป็นไปตามข้อกำหนดเพิ่มค่าเครื่องมือ 11,000 ดอลลาร์ ลูกค้าไม่ต้องการจ่ายเงินในตอนแรก จากนั้นเราก็แสดงให้พวกเขาเห็นถึงความแตกต่างของรอบเวลา
-14 วินาทีโดยมีความสอดคล้องเทียบกับ 22 โดยไม่มี พวกเขาจ่ายเงิน
การระบายความร้อนตามแบบแผน-เมื่อเหมาะสม
การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเปลี่ยนธุรกิจนี้ เมื่อสิบปีที่แล้ว การระบายความร้อนตามแบบเป็นสิ่งที่อยากรู้อยากเห็น ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณจะได้เห็นในงานแสดงสินค้าและคิดว่า "เยี่ยมมาก" ปัจจุบันผู้ผลิตแม่พิมพ์ฉีดแบบกำหนดเองรายใหญ่ทุกรายเสนอสิ่งนี้หรือควรจะเป็นเช่นนั้น เทคโนโลยีเติบโตเต็มที่ ราคาก็ลงมา เวลานำมีความสมเหตุสมผล
วัสดุงาน. ฉันใช้งานเม็ดมีดเหล็ก maraging MS1 ผ่านไปแล้ว 400,000 ช็อตโดยไม่มีปัญหา งานพิมพ์ H13 เริ่มดีขึ้น แต่โลหะผงยังคงไม่ค่อยเหมาะกับการใช้งานที่มีการสึกหรอสูง-จากประสบการณ์ของฉัน สำหรับเม็ดมีดแกนและคาวที่ไม่เห็นการปะทะของเกตโดยตรง เหล็กพิมพ์จะยึดได้ดี
นี่คือสิ่งที่ผู้คนเข้าใจผิด: พวกเขาคิดว่าความสอดคล้องหมายความว่าคุณสามารถทำอะไรเจ๋งๆ ได้ คุณไม่สามารถ. ช่องยังต้องการกระแส ฉันเห็นว่าโต๊ะทำงานของฉันมีดีไซน์พร้อมช่องระบายความร้อนออร์แกนิกที่สวยงามซึ่งดูเหมือนหลอดเลือด สวยมากในรูปแบบ CAD ไม่อาจกระแสน้ำเชี่ยวกรากผ่านไปได้ แรงดันตกคร่าชีวิตคุณ หรือการไหลลามและถังถ่ายเทความร้อนของคุณ
กฎที่ฉันใช้: ให้ส่วนข้าม-ของช่องของคุณมีเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่ากับ 5 มม. ไม่เกินอัตราส่วน 4:1 บนส่วนที่ไม่ใช่-วงกลม และจำกัดความยาววงจรรวมของคุณไว้ที่ขนาดที่ TCU ของคุณสามารถผลักได้จริง หน่วยควบคุมอุณหภูมิพื้นร้านค้าส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 4-5 บาร์ วงจรคอนฟอร์มาลของคุณรวมทั้งท่อร่วมและท่อต่างๆ จำเป็นต้องทำงานภายในนั้น
Baffles และ Bubblers ยังคงมีที่ของพวกเขา
ก่อนที่คุณจะโทรหาผู้ให้บริการโซลูชันการหล่อเย็นในการฉีดขึ้นรูปเกี่ยวกับเม็ดมีดที่พิมพ์มูลค่า 15,000 ดอลลาร์ ให้พิจารณาตัวเลือกแบบเก่า แผ่นกั้นราคาอาจจะ $ 30 ต่ออัน ฟองสบู่ 40-50 เหรียญ ท่อความร้อนราคา 150-400 เหรียญสหรัฐ ขึ้นอยู่กับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลาง
แผ่นกั้นทำงานได้ดีในแกนสี่เหลี่ยม ใบมีดแบนจะแยกรูที่เจาะออกเพื่อจ่ายและส่งกลับ น้ำลงไปด้านหนึ่ง รอบด้านล่าง และกลับขึ้นอีกด้านหนึ่ง คุณจะสูญเสียความสามารถในการไหลบางส่วน-คิดเป็น 60-65% ของสิ่งที่ช่องเปิดจะให้คุณ สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ที่มีมากมาย
โหมดความล้มเหลวทั่วไป
โหมดความล้มเหลวที่ฉันเห็นบ่อยที่สุดกับแผ่นกั้น: ผู้ชายเจาะลึกเกินไป แผ่นกั้นด้านล่างออก และการไหลถูกจำกัดที่ส่วนปลาย เว้นระยะห่าง 3-4 มม. ที่ด้านล่าง มากขึ้นหากคุณภาพน้ำของคุณมีข้อสงสัยและคุณคาดว่าจะเกิดการสะสมของตะกรัน
Bubblers ดีกว่าสำหรับแกนกลม การจัดเรียงท่อ-ใน-ท่อช่วยให้คุณมีพื้นที่ผิวมากกว่าแผ่นกั้นในรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน ข้อเสียคือพวกมันไวต่อค่าเผื่อมิติมากกว่า ช่องว่างวงแหวนระหว่างยางในและรูด้านนอกควบคุมการไหลกลับของคุณ แน่นเกินไปและคุณอดอาหารวงจร หลวมเกินไปและน้ำของคุณลัดวงจร-ผ่านช่องว่างโดยไม่ถึงปลาย
การเลือกใช้วัสดุที่ไม่มีใครพูดถึง
โบรชัวร์บริการผลิตแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำทุกรายการกล่าวถึงการระบายความร้อนตามข้อกำหนด ไม่ค่อยมีใครพูดถึงการเลือกวัสดุเพื่อประสิทธิภาพการทำความเย็น
เม็ดมีด BeCu มีมาโดยตลอด ค่าการนำความร้อนประมาณ 105 W/m·K เทียบกับ 29 สำหรับ H13 นั่นเป็นจำนวนมาก ในจุดที่ร้อนซึ่งคุณไม่สามารถให้น้ำเข้ามาใกล้ได้เพียงพอ เม็ดมีดโลหะผสมทองแดงสามารถช่วยงานได้ ฉันใช้มันหลังซี่โครงบางๆ ในตัวยก หรือในแกนเล็กๆ ที่ฟองสบู่ไม่พอดี
ที่จับมีการสึกหรอ BeCu อาจทำงานได้ประมาณ 35-38 HRC หลังจากการอบชุบ คุณจะไม่เข้าประตูโดยตรง คุณจะไม่ใช้ไนลอนที่เติมแก้วทับเป็นล้านรอบ แต่ในสถานที่คุ้มครองซึ่งคุณเพียงต้องการดึงความร้อน มันก็ได้ผล
เครื่องมืออะลูมิเนียมได้รับการประเมินต่ำเกินไปสำหรับการใช้งานที่เหมาะสม ลูกค้าทางการแพทย์มาหาฉันเพื่อต้องการแม่พิมพ์ต้นแบบ ซึ่งคาดว่าจะมีปริมาณประมาณ 50,000 ชิ้นต่อปี และมีอายุการใช้งานสาม-ปี ใบเสนอราคาที่พวกเขามีสำหรับเครื่องมือ P20 นั้นแย่มาก-ระยะเวลารอคอยสินค้านาน ต้นทุนสูง และพวกมันจะล้าสมัยก่อนที่จะหมดอายุการใช้งาน เราทำแกนและโพรงในอะลูมิเนียม QC-10 ในราคาประมาณ 40% ของราคาเหล็ก รอบเวลามาใน 12 วินาที เทียบกับ 18-20 ที่เราประมาณไว้สำหรับเหล็ก สามปีต่อมา เครื่องมือเหล่านั้นยังคงทำงานอยู่ การสึกหรอเล็กน้อยบนเส้นแยก ไม่มีอะไรส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นส่วน
การควบคุมอุณหภูมิมีความซับซ้อน
แม่พิมพ์ธรรมดาใช้วงจรทำความเย็นหนึ่งวงจรต่อครึ่งหนึ่ง น้ำเข้า น้ำออก เสร็จแล้วครับ แบบพิเศษ-และฉันจะจัดสิ่งที่วางขวางโต๊ะส่วนใหญ่ของฉันในปัจจุบันให้อยู่ในหมวดหมู่นั้น-ต้องมีหลายโซน
ที่ปรึกษาด้านวิศวกรรมแม่พิมพ์ฉีดที่ฉันร่วมงานด้วยมีคำพูดว่า ทุกจุดที่ต้องการจะต้องมีคำตอบในตัวเอง บางครั้งคำตอบนั้นก็ไหลลื่นกว่า บางทีก็น้ำเย็นกว่า บางครั้งมันเป็นการเปลี่ยนแปลงทางวัตถุ บางครั้งก็ยอมรับวงจรที่ยาวขึ้นและเดินหน้าต่อไป ประเด็นก็คือคุณไม่สามารถรักษาเชื้อราให้มีมวลความร้อนสม่ำเสมอได้
การควบคุมแบบเรียงซ้อนช่วยได้ TCU ของคุณจะตรวจสอบอุณหภูมิแม่พิมพ์ผ่านเทอร์โมคัปเปิล และปรับการไหลหรือตำแหน่งวาล์วผสมเพื่อรักษาค่าที่ตั้งไว้ ทำงานได้ดีสำหรับสถานะคงที่- ไม่ได้ช่วยอะไรมากนักกับความร้อนที่เกิดขึ้นชั่วคราว-เมื่อพลาสติกที่มีอุณหภูมิ 300 องศากระทบกับโพรง จากนั้นจึงค่อยๆ เย็นลง- แล้วจึงระเบิดอีกครั้ง มวลความร้อนของเหล็กจะช่วยทำให้งานส่วนใหญ่เรียบขึ้น
ความร้อนแปรผันมีจริงแต่มีราคาแพง ปั่นจักรยานที่อุณหภูมิพื้นผิวแม่พิมพ์สูงก่อนเติม จากนั้นปล่อยลงอย่างรวดเร็วเพื่อให้เย็นลง ฉันเคยเห็นมาแล้วว่ามันขจัดรอยเชื่อมบนชิ้นส่วนที่มีความมันวาว- ฉันยังเห็นว่ามันเพิ่ม $80,000 ให้กับโปรแกรมเครื่องมือและใช้เวลาในการพัฒนาหกเดือน สำหรับการใช้งานที่เหมาะสม-อุปกรณ์ตกแต่งภายในรถยนต์ระดับ A อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มี-ข้อกำหนดด้านความสวยงามที่มีข้อบกพร่องเป็นศูนย์-ก็อาจเป็นประโยชน์ สำหรับงานส่วนใหญ่ก็ไม่ได้เป็นเช่นนั้น
สิ่งที่สำคัญจริงๆ
หลังจากหลายปีที่ผ่านมา นี่คือสิ่งที่ฉันบอกกับวิศวกรรุ่นเยาว์: ทำความเข้าใจพื้นฐานให้ถูกต้องก่อน รักษาแนวน้ำของคุณให้อยู่ใน 2D ของพื้นผิวในตำแหน่งที่คุณสามารถทำได้ ไหลให้เพียงพอเพื่อให้คงความปั่นป่วน อย่าปล่อยให้วงจรใช้เวลานานจนอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นคร่าชีวิตคุณ -10 องศาเดลต้าสูงสุดจากทางเข้าไปยังทางออกเป็นเป้าหมายที่ดี ปรับสมดุลวงจรของคุณเพื่อให้ทุกวงจรเห็นข้อจำกัดที่คล้ายกัน
ทำสิ่งเหล่านั้นแล้วคุณจะแก้ปัญหาการระบายความร้อนของคุณได้ 80% อีก 20% คือจุดที่งานน่าสนใจเกิดขึ้น นั่นคือสิ่งที่คุณอาจต้องใช้คอนฟอร์เมอร์ ทองแดง หรือความร้อนแปรผัน หรือการผสมผสานบางอย่างที่ไม่มีใครเคยลองใช้มาก่อน
เครื่องมือก็มีอยู่ มีซัพพลายเออร์อยู่ ความรู้มีอยู่. สิ่งที่สร้างความแตกต่างคือการใช้เวลาพิจารณาถึงการไหลของความร้อนในส่วนเฉพาะของคุณ แม่พิมพ์เฉพาะของคุณ และกระบวนการเฉพาะของคุณ ไม่มีการจำลองใดมาแทนที่สิ่งนั้น ไม่มีกฎตายตัวครอบคลุมทุกกรณี คุณต้องทำงาน
ยี่สิบ-ในการค้าขายครั้งนี้ และฉันยังคงเรียนรู้อยู่ นั่นเป็นส่วนที่ดีที่สุดหรือส่วนที่แย่ที่สุด ขึ้นอยู่กับแต่ละวัน