1, Indeling koelsysteem: "neuraal netwerk" voor efficiëntie van warmteafvoer
Het koelsysteem is de kerndrager van de warmteafvoer van schimmels en de ontwerprationaliteit ervan heeft rechtstreeks invloed op de efficiëntie van de warmteoverdracht. Volgens het principe van warmtegeleiding moet het proces van het overbrengen van warmte van hoge- temperatuursmelt door vormstaal naar koelvloeistof voldoen aan de drie principes: 'het maximaliseren van het contactoppervlak, het verkorten van het pad en het balanceren van de stroomsnelheid'.
Indeling van de waterweg en passing van de spouw
Traditionele koelwatercircuits hebben vaak een lineair of cirkelvormig ontwerp, maar wanneer ze worden geconfronteerd met complexe gebogen producten kunnen dergelijke lay-outs gemakkelijk leiden tot onvoldoende lokale koeling. Modern matrijsontwerp introduceert de "conformal waterway" -technologie, die een koelkanaal in de matrijs bouwt dat zich volledig aanpast aan de contouren van de matrijsholte door middel van 3D-printen of elektrische ontladingsbewerking. Bij de productie van LED-lampenkappen voor auto's kan het gebruik van een mal met een conforme waterweg bijvoorbeeld het verschil in oppervlaktetemperatuur van het product verminderen van 8 graden naar 2 graden, waardoor kromtrekken en vervorming als gevolg van ongelijkmatige koeling aanzienlijk worden verminderd.
Nauwkeurige controle van vaarwegparameters
De diameter, de afstand en de stroomsnelheid van waterwegen zijn sleutelparameters die de efficiëntie van de warmteafvoer beïnvloeden. Uit de praktijk in de sector blijkt dat de diameter van waterwegen gewoonlijk tussen 6 en 12 mm wordt geregeld: een te kleine diameter kan de doorstroming beperken en de warmteafvoercapaciteit verminderen; Als de diameter te groot is, kan dit de sterkte van de mal verzwakken en turbulentie in het koelmiddel veroorzaken. Als we de productie van frames voor mobiele telefoons als voorbeeld nemen: wanneer de diameter van de waterweg van de mal is ingesteld op 8 mm en de afstand 30 mm is, gecombineerd met een turbulente stroomsnelheid van 1,5 m/s, kan de koeltijd van het product met 15% worden verkort, terwijl lokale oververhitting veroorzaakt door laminaire stroming wordt vermeden.
Partitiekoeling en dynamische regeling
Voor producten met complexe structuren moet de matrijs een zonekoelingsontwerp aannemen. Bij de productie van laptopbehuizingen plaatst de matrijs bijvoorbeeld aparte waterkanalen voor de dikke en dunne wandgebieden, en regelt de matrijs nauwkeurig de temperatuur van elk gebied via een matrijstemperatuurmachine. Een meer geavanceerde oplossing is de introductie van een intelligent temperatuurcontrolesysteem dat de oppervlaktetemperatuur van de matrijs in realtime bewaakt en de stroomsnelheid van het koelmiddel dynamisch aanpast. Een bepaald schimmelmerk heeft dankzij deze technologie zijn productopbrengst verbeterd van 82% naar 95% en zijn productiecyclus met 20% verkort.
2, selectie van matrijsmateriaal: "brug" van warmtegeleiding
De thermische geleidbaarheid van vormstaal heeft rechtstreeks invloed op de snelheid van de warmteoverdracht van de vormholte naar het koelsysteem. De thermische geleidbaarheid van verschillende materialen varieert aanzienlijk: de thermische geleidbaarheid van gewoon P20-staal is 29W/(m · K), terwijl H13-staal 34W/(m · K) kan bereiken, en berylliumbrons kan oplopen tot 105W/(m · K). De praktijk in de sector heeft aangetoond dat bij de materiaalkeuze de thermische prestaties en de kosten in evenwicht moeten zijn:
Toepassingsscenario's van materialen met een hoge thermische geleidbaarheid
Voor producten met extreem hoge eisen op het gebied van warmteafvoer, zoals behuizingen van elektronische componenten met hoog-vermogen en LED-koellichamen, worden mallen vaak gemaakt van H13-staal of berylliumbrons. Bij de productie van koellichamen voor 5G-basisstations kan het gebruik van berylliumbronzen mallen bijvoorbeeld de interne temperatuurgradiënt van het product met 40% verminderen, waardoor de efficiëntie van de warmteafvoer aanzienlijk wordt verbeterd. Maar dit soort materiaal heeft hoge kosten en is alleen geschikt voor de high--markt.
Materiaal oppervlaktebehandelingstechnologie
Het verbeteren van de thermische geleidbaarheid van het oppervlak van mallen door middel van coating- of coatingtechnologie is een goedkope en efficiënte oplossing voor warmteafvoer-. Koperbeplating op het oppervlak van de vormholte kan bijvoorbeeld de thermische geleidbaarheid verhogen tot 2-3 keer die van staal. Een bepaalde matrijzenfabrikant heeft deze technologie gebruikt om de koeltijd van de omhulsels van medische apparatuur met 25% te verminderen en de matrijsslijtage te verminderen.
3, Structureel optimalisatieontwerp: de 'onzichtbare bestuurder' van warmteafvoerprestaties
Optimalisatie van de matrijsstructuur kan de warmteafvoerprestaties vanuit drie dimensies verbeteren: het verminderen van de thermische weerstand, het bevorderen van luchtconvectie en het verminderen van thermische spanning
Dunwandig en lichtgewicht ontwerp
Het verminderen van de dikte van de mal kan het warmteoverdrachtspad verkorten en de thermische weerstand verlagen. Het vervangen van traditionele dikwandige mallen door dun- constructies, in combinatie met versterkte ribontwerpen, kan bijvoorbeeld de efficiëntie van de warmteafvoer met 15% verhogen en tegelijkertijd de sterkte garanderen. Een bepaalde fabrikant van auto-onderdelen heeft dankzij dit plan het gewicht van de matrijzen met 30% en het energieverbruik bij de productie met 18% verminderd.
Gezamenlijk ontwerp van uitlaatsysteem en warmteafvoer
De uitlaatgroef is niet alleen een kanaal voor het afvoeren van gas uit de vormholte, maar dient ook als een hulpstructuur voor warmteafvoer. Door de positie en grootte van de uitlaatgroef te optimaliseren, kan de luchtstroom op het oppervlak van de mal worden bevorderd. Bij de productie van behuizingen voor grote huishoudelijke apparaten voegt de mal bijvoorbeeld warmtedissipatievinnen toe in het uitlaatgroefgebied om de oppervlaktetemperatuur van het product met 5 graden te verlagen en oppervlaktedefecten veroorzaakt door gasretentie te verminderen.
Ontwerp van compensatiestructuur voor thermische uitzetting
De mal zal tijdens herhaalde verwarmings- en afkoelingsprocessen thermische spanning genereren, wat kan leiden tot vervorming of barsten. Door elastische compensatiestructuren te ontwerpen, zoals veeruitwerpsystemen of flexibele scharnieren, kan thermische spanning worden geabsorbeerd en kan de vormstabiliteit van de mal worden gehandhaafd. Een bepaalde matrijzenfabrikant gebruikte deze technologie om de levensduur van de matrijs te verlengen van 100.000 keer naar 500.000 keer bij de productie van optische precisielenzen, terwijl het aantal productdefecten als gevolg van thermische vervorming werd verminderd.
4, Industriepraktijkcase: de "toetssteen" van technologische doorbraken
Patent voor "Dual Mode Heat Dissipation" van Suzhou Dongying Precision Mold
Dit patent bereikt een verdubbeling van de efficiëntie van de warmteafvoer door lucht- en waterkoelingscomponenten in de matrijsbasis te integreren. Bij de productie van grote spuitgietonderdelen is het waterkoelingssysteem verantwoordelijk voor het snel afvoeren van de kernwarmte, terwijl het luchtkoelingssysteem helpt bij het afvoeren van de warmte in de randgebieden. Dit ontwerp verbetert de temperatuuruniformiteit van de matrijs met 30% en verkort de productiecyclus met 25%, waardoor het een maatstaf wordt voor innovatieve warmteafvoertechnologie in de industrie.
Op olie gebaseerd koelschema voor PTFE-spuitgietmatrijzen
Als reactie op de lage thermische geleidbaarheid van PTFE-materialen heeft een bepaalde fabrikant een mal ontwikkeld die koelvloeistof op olie-basis combineert met spiraalvormige waterkanalen. Op olie gebaseerde koelvloeistof heeft een hoog kookpunt en een sterke thermische stabiliteit. In combinatie met een spiraalvormige waterweg om het koelpad te verlengen, wordt de interne temperatuurgradiënt van het product verlaagd van 15 graden naar 5 graden, waardoor de interne spanning en kromtrekkende vervorming aanzienlijk worden verminderd.
