Progettazione del raffreddamento dello stampo ad iniezione per casse di plastica

Nello stampaggio a iniezione di materiali termoplastici, la qualità delle parti e il tempo ciclo dipendono fortemente dalla fase di raffreddamento. in questo caso studiamo alcuni dispositivi di raffreddamento alternativi per la progettazione del raffreddamento dello stampo a iniezione per l'anima, il risultato atteso è un miglioramento della qualità del pezzo in termini di ritiro e deformazione.

Deflettori

Un deflettore è in realtà un canale di raffreddamento forato perpendicolarmente a una linea di raffreddamento principale, con una lama che separa un passaggio di raffreddamento in due canali semicircolari. Il refrigerante scorre su un lato della lama dalla linea di raffreddamento principale, gira attorno alla punta verso l'altro lato del deflettore, quindi rifluisce alla linea di raffreddamento principale.

Questo metodo fornisce le massime sezioni trasversali per il refrigerante, ma è difficile montare il divisore esattamente al centro. L'effetto di raffreddamento e con esso la distribuzione della temperatura su un lato del nucleo può differire da quella sull'altro lato. Questo inconveniente di una soluzione altrimenti economica, dal punto di vista costruttivo, può essere eliminato se la lamiera costituente il setto viene attorcigliata. Ad esempio, il deflettore elicoidale, come mostrato sopra, convoglia il refrigerante verso la punta e indietro sotto forma di elica. È utile per diametri da 12 a 50 mm e consente una distribuzione della temperatura molto omogenea. Un altro sviluppo logico dei deflettori sono i nuclei a spirale a volo singolo o doppio, come mostrato sopra.

Gorgogliatori

Un gorgogliatore è simile a un deflettore, tranne per il fatto che la lama è sostituita con un tubicino. Il liquido refrigerante scorre nella parte inferiore del tubo e "bolle" fuori dalla parte superiore, come fa una fontana. Il liquido refrigerante scorre quindi attorno all'esterno del tubo per continuare il suo flusso attraverso i canali di raffreddamento.

Il raffreddamento più efficace dei nuclei sottili si ottiene con i gorgogliatori. Il diametro di entrambi deve essere regolato in modo tale che la resistenza al flusso in entrambe le sezioni trasversali sia uguale. La condizione per questo è:

Diametro interno/diametro esterno = 0,707

I gorgogliatori sono disponibili in commercio e solitamente sono avvitati nel nucleo, come mostrato sopra. Fino ad un diametro di 4 mm il tubo deve essere smussato all'estremità per allargare la sezione di uscita; questa tecnica è illustrata nella Figura 3. I gorgogliatori possono essere utilizzati non solo per il raffreddamento delle anime ma anche per il raffreddamento delle sezioni piane dello stampo, che non possono essere dotate di canali forati o fresati.

NOTA: poiché sia ​​i deflettori che i gorgogliatori hanno aree di flusso ristrette, la resistenza al flusso aumenta. Pertanto, è necessario prestare attenzione nella progettazione delle dimensioni di questi dispositivi. Il comportamento del flusso e del trasferimento di calore sia per i deflettori che per i gorgogliatori può essere facilmente modellato e analizzato mediante l'analisi Upmold Cooling.

Perni termici

Un perno termico è un'alternativa ai deflettori e ai gorgogliatori. È un cilindro sigillato pieno di fluido. Il fluido vaporizza mentre assorbe calore dall'acciaio per utensili e si condensa mentre rilascia calore al liquido refrigerante, come mostrato sopra. L'efficienza di trasferimento del calore di un perno termico è quasi dieci volte superiore a quella di un tubo di rame. Per una buona conduzione del calore, evitare un traferro tra il perno termico e lo stampo, oppure riempirlo con un sigillante altamente conduttivo.

Raffreddamento per nuclei sottili

Se il diametro o la larghezza sono molto piccoli (meno di 3 mm), è possibile solo il raffreddamento ad aria. L'aria viene soffiata sulle anime dall'esterno durante l'apertura dello stampo oppure fluisce attraverso un foro centrale dall'interno, come mostrato sopra. Questa procedura, ovviamente, non consente di mantenere un'esatta temperatura dello stampo.

Un migliore raffreddamento dei nuclei sottili (quelli che misurano meno di 5 mm) si ottiene utilizzando inserti realizzati con materiali ad elevata conduttività termica, come rame o rame-berillio. Questa tecnica è illustrata sopra. Tali inserti sono inseriti a pressione nel nucleo e si estendono con la loro base, che ha una sezione trasversale quanto più ampia possibile, in un canale di raffreddamento.

Raffreddamento per nuclei di grandi dimensioni

Per diametri del nucleo grandi (40 mm e superiori) deve essere garantito un trasporto positivo del refrigerante. Ciò può essere fatto con inserti in cui il refrigerante raggiunge la punta del nucleo attraverso un foro centrale e viene condotto attraverso una spirale fino alla sua circonferenza, e tra un nucleo e l'inserto elicoidale fino all'uscita, come mostrato sopra. Questo design indebolisce significativamente il nucleo.

Raffreddamento dei nuclei dei cilindri

Il raffreddamento dei nuclei dei cilindri e di altre parti rotonde deve essere effettuato con una doppia elica, come mostrato sopra. Il refrigerante scorre verso la punta del nucleo in un'elica e ritorna in un'altra elica. Per motivi di progettazione, in questo caso lo spessore della parete del nucleo dovrebbe essere di almeno 3 mm.