Svarbiausios išvados
- Aušinimo ir palaikymo laiko sąskaita 50–75 % viso ciklo laiko, todėl aušinimo optimizavimas yra svarbiausias veiksnys, didinantis liejimo įpurškimu našumą.
- Įprasti tiesiai gręžti latakai dažnai nepavyksta tolygiai aušinti sudėtingų geometrinių detalių, todėl susidaro karštosios zonos, pailgėja ciklo laikas ir prasta detalių kokybė.
- Konforminiai aušinimo kanalai sekti formos kontūrus, išdėstant aušinimą arčiau detalės paviršiaus, kad šiluma būtų pašalinta greičiau ir tolygiau.
- DMLS (tiesioginis metalo lazerinis sukepinimas) leidžia sukurti sudėtingas kanalų geometrijas, reikalingas konforminiam aušinimui, kurio neįmanoma pasiekti įprastu gręžimu.
- Įrodyti rezultatai apima ciklo laiko sutrumpinimą iki 40%, kartu su patobulinimais deformacijos, paviršiaus apdailos ir matmenų tikslumo srityse.
- Konforminis aušinimas papildo esamą liejimo formų gamybą ir paprastai greitai atsiperka, tačiau norint patikimai veikti, reikia kruopštaus vandens kokybės valdymo ir prevencinės priežiūros.
Tobulėjant adityviajai gamybai, sudėtingų aušinimo kanalų metalinių įdėklų gamyba tapo lengva. Konforminis aušinimas – tai liejimo technologijos projektavimo koncepcija, įgyvendinama siekiant pagerinti plastikinių detalių kokybę, sumažinti energijos suvartojimą ir gamybos sąnaudas.
Kodėl aušinimo laikas svarbus liejant liejimo būdu
Fonas
Aušinimo ir laikymo laikas kartu sudaro apie 50–75 % viso ciklo laiko liejant įpurškimu. Aušinimas yra labai svarbus plastikinių liejimo formų procesas, turintis įtakos tiek ciklo laikui, tiek galutinės detalės kokybei. Yra tinkamų būdų optimizuoti bendrą aušinimo laiką, kuris duotų tiesioginės komercinės naudos, sutrumpinant bendrą ciklo laiką ir pagerinant komponentų kokybę.
Pelėsių aušinimas
Iš esmės liejimo forma veikia kaip šilumos perdavimo įrenginys. Liejimo metu visa plastiko lydalo šiluma arba šiluminė energija yra pašalinama iš formos aušinimo terpės. Formos temperatūra yra labai svarbi, nes ji kontroliuoja šilumos perdavimo greitį. Tokie veiksniai kaip:
- Aušinimo kanalo konstrukcija
- Aušinimo terpė
- Slėgis
- Srauto greitis
atlieka pagrindinius vaidmenis palaikant pastovią pelėsio temperatūrą ir užtikrinant efektyvią aušinimo sistemą.
Įprastinių aušinimo kanalų apribojimai liejimo formose
Liejimo formos viduje yra standartiniai įprasti aušinimo kanalai, kurie suformuojami gręžiant tiesiomis linijomis išdėstytas skyles, kertantis viena kitą. Papildomi kamščiai ir pertvaros pridedami, kad vanduo tekėtų ten, kur reikia aušinimo. Nors šie įprasti aušinimo kanalai tarnavo daugelį metų, tačiau tai kainavo didesnį aušinimo laiką ir energiją (vandens slėgį ir srautą). Dažnai, priklausomai nuo komponento konstrukcijos ir jo įrankio konstrukcijos, šie aušinimo kanalai yra neefektyvūs ir nesugeba ištraukti šilumos, todėl susidaro karštos vietos.
Kas yra konforminis aušinimas ir kaip jis veikia
Tačiau, tobulėjant liejimo įpurškimu technologijai, liejimo gamintojai ir konstruktoriai atrado pranašumų kurdami aušinimo kanalus, kurie tiksliai atitinka šerdies arba ertmės įdėklų paviršiaus kontūrus, palyginti su įprastais kanalais, leidžiančiais aušinti arčiau detalės paviršiaus. Ši projektavimo koncepcija IM technologijoje vadinama konforminiu aušinimu. Šios projektavimo koncepcijos efektyvumas padeda greitai ir tolygiai aušinti visą liejimo paviršių, todėl pagerėja plastikinių dalių kokybė, sutrumpėja liejimo ciklo laikas ir kt.
Atsižvelgiant į plastikinių komponentų konstrukciją, įrankių konstruktorius turi įvertinti galimybę įtraukti konforminį aušinimo kanalą, kuriam reikalingi specialūs įdėklai, atsižvelgiant į konstrukcijos sudėtingumą ir prevencinės priežiūros iššūkius.
Konforminio aušinimo privalumai liejimo formose
Ciklo laiko sumažinimas ir našumo padidėjimas
Naudojant šią technologiją, aušinimo kanalų padėtį ir kelią galima optimizuoti, pasiekiant norimą skerspjūvio dydį ir formą. Remiantis „Stratasys“ atliktu tyrimu, konforminis aušinimas gali sutrumpinti „Fliptop“ uždarymo mechanizmų ciklo laiką iki 40 % ir kartu žymiai pagerinti detalių kokybę.
Trumpesnis aušinimo laikas atitinka greitesnį ciklo laiką, sunaudoja mažiau energijos ir užtikrina geresnės kokybės komponentus.
Pagerinta detalių kokybė ir matmenų stabilumas
Štai keletas patarimų, kaip pagerinti detalių kokybę:
- Sumažinkite deformaciją ir iškraipymą – palaikydami vienodą temperatūros pasiskirstymą visuose įdėkluose.
- Patobulinta paviršiaus apdaila – sumažinant karštų arba šaltų dėmių atsiradimo tikimybę ant formos paviršiaus, dėl to galutinės plastikinės detalės gali būti lygesnės ir tolygesnės.
- Pagerintas matmenų tikslumas – pagal konforminį aušinimo metodą pagaminti metaliniai įdėklai padeda sumažinti detalių matmenų skirtumus, todėl plastikiniai komponentai pasižymi mažesniais tolerancijos nuokrypiais ir didesniu matmenų tikslumu.
Adityviosios gamybos (DMLS) vaidmuo konforminiame aušinime
Adityviosios gamybos technologija konforminiam aušinimui
Pramonėje šiems specialiems konforminiams aušinimo kanalų įdėklams gaminti plačiai taikomi tiesioginio metalo lazerinio sukepinimo (DMLS), dar vadinamo selektyviu lazeriniu sukepinimu, metodai. DMLS yra metalo adityvinės gamybos (AM) proceso tipas.
Šiame procese lazeriu lydomi metalo milteliai sluoksniuojami taip, kad būtų suformuoti norima aušinimo kanalų forma. Ši technika naudoja tą patį principą kaip ir stereolitografija (SLA) – procesas, dažniausiai naudojamas AM technologijoje, kai plastikiniai prototipai gaminami naudojant dervą, o DMLS naudoja metalo miltelius.
3D spausdinimo proceso, naudojant tiesioginį metalo lazerinį sukepinimą, detaliai metalinei mechaninei daliai pagaminti naudojant pažangią gamybos technologiją, stambaus plano planas.
Naudojant šią technologiją, aušinimo kanalų padėtį ir kelią galima optimizuoti pagal norimą skerspjūvio dydį ir formą.
Realaus pasaulio pritaikymas: konforminio aušinimo įdėklo atvejo pavyzdys
Čia mes atnaujinome nuo įprasto aušinimo kanalo dizaino prie konformiškai aušinamų įdėklų, nes susidūrėme su susitraukimo problema ir dirbome su gana ilgu aušinimo laiku. Akivaizdu, kad nuo įprasto aušinimo linijos dizaino šilumos ištraukimas šalia plieno apskritimo buvo nepakankamas dėl erdvės apribojimų, taikant tradicinį metodą. Įdiegę konformiškai aušinamą kanalo konstrukciją prie vartų įdėklo, galėjome ištraukti šilumą iš karštųjų taškų ir pastebėjome reikšmingą aušinimo laiko pagerėjimą – 8 sekundėmis.
Konforminių aušinimo kanalų projektavimo ir priežiūros aspektai
Pagrindiniai veiksniai, lemiantys konformiškai aušinamus įdėklus, naudojant AM technologiją
1. Medžiagų parinktys
Šiandieninėje pramonėje yra apribojimų, susijusių su nerūdijančio plieno medžiagų rūšių, skirtų gaminti pagal aušinamus įdėklus naudojant adityviosios gamybos technologiją, pasirinkimu. Tuo tarpu dėl daugiau medžiagų inovacijų atsirado daugiau nei 32 skirtingų lydinių medžiagų, suderinamų su lazerinio sukepinimo technologija. Jas galima naudoti formose ir įdėkluose, tiek mažo, tiek didelio masto gamybos apimtimis, nepakenkiant įrankio tarnavimo laikui ir įrankių gamintojų suteikiamam garantiniam laikotarpiui. Nepaisant to, formuotojas turi imtis papildomų atsargumo priemonių eksploatavimo ir priežiūros metu.
2. Koncepcinis dizainas
Daugelis projektavimo programinės įrangos platformų, tokių kaip „Fusion 360“ ir kitos, siūlo platų funkcijų spektrą, kurios leidžia sukurti regeneracinį dizainą su minimaliu įtempimu ir yra tinkamos naudoti realiomis sąlygomis. Tai rodo, kad šios technologijos įgyvendinimas yra patogus projektavimo ir gamybos požiūriu. Toks regeneracinio projektavimo metodas gali būti įdiegtas mūsų liejimo formose, kad atitiktų konkretaus plastikinio komponento ypatybės formą. Šis konceptualus organinis dizainas padeda pašalinti šilumą iš karštųjų taškų ir taip sutrumpina aušinimo laiką.
3. Aušinimo kanalo dydis
Žemiau esančioje lentelėje apibendrintas bendras dydžių diapazonas ir pastabos, pagrįstos mūsų patirtimi įgyvendinant projektus tiek su įprastiniu, tiek su konforminiu aušinimo kanalu.
Norint gauti efektyvius rezultatus, liejimo mašinos vandens kokybė turi būti gera. Gera vandens kokybė reiškia mažą TDS (bendrą ištirpusių kietųjų dalelių kiekį) ir pH lygį, mažesnį nei 8. Be to, liejimo mašina turėtų naudoti specialų filtro įrenginį liejimo formoms su konforminiu aušinimu.
Dažniausios problemos – užsikimšusios vandens linijos su nevienodu aušinimu net ir laikantis aukščiau nurodytų vandens kokybės standartų, todėl prevencinės priežiūros programos metu reikia imtis papildomų valymo darbų.
Išvada: ar verta diegti konformalųjį aušinimą?
Konforminio aušinimo įdiegimas liejimo formose naudojant lazerinio sukepinimo gamybos procesą nepakeičia esamo liejimo formų gamybos proceso, bet papildo jį kainos, kokybės ir laiko atžvilgiu. Liejimo pramonėje yra daug pavyzdžių, kai sėkmingas konforminio aušinimo įdiegimas naudojant DMLS technologiją atsipirko per trumpą laiką ir leido sutaupyti dar daugiau lėšų dėl mažesnio atliekų kiekio.
„Efficient Innovations“ sėkmingai dirbo su projektais, kuriuose buvo įdiegtos tinkamai aušinamos įdėklų sistemos, diegdama sistemingus procesus ir užtikrindama atitiktį visiems atitinkamiems protokolams, siekdama sumažinti riziką ir pagerinti mūsų klientų turto našumą.
DUK
1. Kas yra konforminis aušinimas liejimo procese?
Konforminis aušinimas yra pažangi liejimo formos aušinimo konstrukcija, kai aušinimo kanalai seka liejimo formos ertmės arba šerdies kontūrus. Skirtingai nuo tradicinių tiesiai gręžtų kanalų, konforminiai kanalai yra suformuoti taip, kad būtų arčiau detalės paviršiaus, todėl šiluma pašalinama greičiau ir tolygiau, o liejimo formos našumas pagerėja.
2. Kuo konforminis aušinimas skiriasi nuo įprastinių aušinimo kanalų?
Įprasti aušinimo kanalai gręžiami tiesiomis linijomis ir dažnai sunkiai tolygiai aušina sudėtingas geometrines detales. Konforminiai aušinimo kanalai, paprastai gaminami naudojant adityvinę gamybą, tiksliau atkartoja detalės formą, užtikrindami nuoseklų šilumos ištraukimą ir sumažindami karštųjų taškų susidarymą formoje.
3. Kodėl konforminis aušinimas yra svarbus liejimo formos veikimui?
Aušinimas sudaro didelę liejimo įpurškimo ciklo laiko dalį. Konforminis aušinimas pagerina temperatūros kontrolę formoje, sumažina šiluminį disbalansą ir padidina bendrą efektyvumą. Dėl to ciklai sutrumpėja, energijos sąnaudos sumažėja, našumas padidėja, o detalių kokybė tampa pastovesnė.
4. Kaip konforminis aušinimas padeda sutrumpinti ciklo laiką?
Aušinimo kanalus išdėstant arčiau formos paviršiaus ir karštųjų taškų, konforminis aušinimas pagreitina šilumos perdavimą iš išlydyto plastiko. Greitesnis ir tolygesnis aušinimas sutrumpina aušinimo fazę, o tai tiesiogiai sumažina bendrą ciklo laiką ir padidina gamybos našumą.
5. Kokį poveikį detalės kokybei ir matmenų tikslumui turi konforminis aušinimas?
Vienodas temperatūros pasiskirstymas sumažina deformaciją, susitraukimo svyravimus ir vidinius įtempius. Tai pagerina paviršiaus apdailą, sumažina matmenų tolerancijas ir padidina detalės vientisumą. Konforminis aušinimas padeda gamintojams pasiekti aukštesnės kokybės komponentus su mažiau atmetimų ir pakartotinio apdorojimo.
6. Kokių tipų liejimo būdu pagamintų detalių konforminis aušinimas yra naudingiausias?
Sudėtingos geometrijos, storų profilių, gilių šerdžių arba apskritų detalių aušinimas yra naudingiausias konforminiam aušinimui. Tokios konstrukcijos paprastai sukuria nevienodas šilumos zonas, kurias įprastinis aušinimas sunkiai valdo, todėl konforminis aušinimas idealiai tinka tikslioms ir didelio našumo reikmėms.
7. Kokį vaidmenį konforminio aušinimo technologijoje atlieka adityvinė gamyba?
Adityviosios gamybos technologijos, tokios kaip tiesioginis metalo lazerinis sukepinimas (DMLS), leidžia sukurti sudėtingus, kontūrą atkartojančius aušinimo kanalus, kurių negalima gręžti įprastu būdu. Šis gamybos metodas leidžia projektuotojams optimizuoti kanalų išdėstymą ir geometriją, siekiant maksimalaus šiluminio efektyvumo.
8. Ar yra kokių nors iššūkių ar apribojimų, susijusių su konforminiu aušinimu?
Konforminiam aušinimui reikalinga specializuota projektavimo patirtis, pridėtinės gamybos pajėgumai ir kruopštus medžiagų parinkimas. Siekiant užtikrinti ilgalaikį veikimą ir patikimumą, taip pat reikia atsižvelgti į priežiūros aspektus, tokius kaip vandens kokybė ir galimas kanalų užsikimšimas.
9. Ar esamuose liejimo formų projektuose galima įdiegti konforminį aušinimą?
Taip, konforminį aušinimą dažnai galima integruoti pakeičiant pasirinktus įdėklus esamose formose. Tačiau įgyvendinamumas priklauso nuo detalės konstrukcijos, turimos erdvės ir sąnaudų. Prieš įdiegiant konforminio aušinimo sprendimus, būtina atlikti išsamų techninį vertinimą.
