プラスチッククレート射出成形金型冷却設計

熱可塑性プラスチック射出成形では、部品の品質とサイクルタイムは冷却段階に大きく依存します。この場合、コアの射出成形金型冷却設計用の代替冷却装置をいくつか検討します。期待される結果は、収縮と反りに関する部品品質の改善です。

バッフル

バッフルは実際には、主冷却ラインに対して垂直に穿孔された冷却チャネルであり、1 つの冷却通路を 2 つの半円形チャネルに分離するブレードが付いています。冷却剤は主冷却ラインからブレードの片側に流れ、先端を回り込んでバッフルの反対側に流れ、その後主冷却ラインに戻ります。

この方法では冷却剤の断面積を最大にできますが、ディバイダーを正確に中央に取り付けるのは困難です。冷却効果とそれに伴う温度分布はコアの片側と反対側で異なる場合があります。製造に関する限り、経済的な解決策のこの欠点は、バッフルを形成する金属シートをねじれば解消できます。たとえば、上に示したように、らせんバッフルは、冷却剤を先端に送り、らせんの形で戻します。直径 12 ～ 50 mm に有効で、非常に均一な温度分布を実現します。バッフルのもう 1 つの論理的展開は、上に示したシングルフライトまたはダブルフライトのスパイラル コアです。

バブラー

バブラーは、ブレードが小さなチューブに置き換えられることを除いて、バッフルに似ています。冷却剤はチューブの底部に流れ込み、噴水と同様に上部から「泡」が出ます。その後、冷却剤はチューブの外側に沿って流れ落ち、冷却チャネルを通って流れ続けます。

細長いコアの最も効果的な冷却はバブラーを使用して実現されます。両方の断面の流れ抵抗が等しくなるように、両方の直径を調整する必要があります。この条件は次のとおりです。

内径 / 外径 = 0.707

バブラーは市販されており、通常は上記のようにコアにねじ込まれます。直径 4 mm までは、出口の断面を拡大するためにチューブの端を面取りする必要があります。この技術を図 3 に示します。バブラーはコアの冷却だけでなく、ドリルまたはフライス加工されたチャネルを装備できない平らな金型セクションの冷却にも使用できます。

注: バッフルとバブラーの両方の流れ領域が狭くなっているため、流れ抵抗が増加します。したがって、これらのデバイスのサイズを設計する際には注意が必要です。バッフルとバブラーの両方の流れと熱伝達挙動は、Upmold Cooling 解析によって容易にモデル化および解析できます。

サーマルピン

サーマルピンはバッフルやバブラーの代替品です。液体が満たされた密閉シリンダーです。上に示したように、流体は工具鋼から熱を奪うときに蒸発し、熱を冷却剤に放出するときに凝縮します。サーマルピンの熱伝達効率は銅管のほぼ 10 倍です。熱伝導を良くするには、サーマル ピンとモールドの間に空隙を作らないようにするか、熱伝導性の高いシーラントを充填してください。

細いコアの冷却

直径または幅が非常に小さい場合 (3 mm 未満)、空冷のみが可能です。上図のように、型開き時に外側からコアに空気が吹き付けられるか、内側から中央の穴を通って空気が流れます。もちろん、この手順では正確な金型温度を維持することはできません。

細いコア (5 mm 未満のコア) の冷却は、銅やベリリウム銅材料など、熱伝導率の高い材料で作られたインサートを使用することで実現されます。このテクニックは上で説明されています。このようなインサートはコアに圧入され、可能な限り大きな断面を有するベースとともに冷却チャネル内に延びます。

大型コアの冷却

大きなコア直径 (40 mm 以上) の場合、冷却剤の確実な輸送を確保する必要があります。これは、上に示したように、クーラントが中央穴を通ってコアの先端に到達し、螺旋を通ってその周囲に導かれ、コアとインサートの間を螺旋状に出口まで導かれるインサートを使用して行うことができます。この設計により、コアが大幅に弱化されます。

シリンダーコアの冷却

シリンダーコアやその他の丸い部品の冷却は、上に示したように二重らせんで行う必要があります。冷却剤は 1 つのらせん内でコア先端に流れ、別のらせん内に戻ります。設計上の理由から、この場合、コアの壁の厚さは少なくとも 3 mm である必要があります。