Kuidas määrata sisseehitatud{0}}aktiivse jahutusahelaga kütteplaat komposiit-kõvastumispressi jaoks?

Kõrge kiirusega-komposiittootmiskambris ei pea plaat mitte ainult eset soojendama, vaid ka aktiivselt ja kiiresti jahutama selle ohutu lahtivõtmise temperatuurini. Ilma kontrollitud jahutuseta domineerib tsükliajal loomulik konvektsioon ja aeglane termiline lagunemine, mis vähendab oluliselt läbilaskevõimet. Seega tuleks plaadi spetsifikatsioonile lisada aktiivne jahutusahel, mis on tööstusliku -mastaabis tootmise määramise ülioluline nõue.

Aktiivse jahutuskontuuri kütteplaadi komposiitkõvastumissüsteemi konstruktsiooni reguleerib põhiliselt reguleeritud soojuse evakueerimise kiirus, mida saab teostada ilma plaadi terviklikkust või temperatuuri ühtlust kahjustamata.

Termilise tsükli nõuete määratlus
Kahefunktsioonilise plaadi{0}}konstrueerimise esimene etapp on kogu temperatuuritsükli määramine.

Tüüpilised kombineeritud raviplaanid on järgmised:

Kuumutage kõvenemistemperatuurini (nt 120–180 kraadi olenevalt vaigusüsteemist)

Ooteaeg täielikuks polümeeri ristsidumiseks-

Kontrollitud jahutamine vormist lahtivõtmise temperatuurini (tavaliselt 50-70 kraadi)

Jahutusetapp on sageli tsükliaja kitsaskoht.

Spetsifikatsioonis määratakse selgesõnaliselt:

Nõutav jahutuskiirus (nt . 180 kraadi 5 minutiga kuni 60 kraadini)

Pinna maksimaalne lubatud temperatuurigradient

Lubatud temperatuuri ületamine ümberlülituse ajal

Vormi demonteerimise minimaalne temperatuur

Need omadused määravad otseselt salongi jahutusahela disaini.

Aktiivse jahutuse skeem
Tavaliselt on jahutussüsteem plaadi korpusesse sisse ehitatud puuritud kanalite võrgustikuna.

Need kanalid on tavaliselt tehtud:

Püstoli puurimise tehnikad

Sügavate aukude puurimise tehnikad

Täiustatud 3D CNC-töötlusrajad

Jahutuskanalid on üldiselt paigutatud konfiguratsiooniga, mis on identne kütteelementidega, kuid nihutatud, et vältida termilisi häireid ja konstruktsiooni halvenemist.

Plaadi veenid peavad pumpama külma vett oma kuuma südamesse ja pumpama tõhusalt soojusenergiat ära, säilitades samal ajal mehaanilise stabiilsuse.

Peamised geomeetrilised muutujad on:

Kanali suurus

Kanalite vahekaugus

Sügavus (pinnast kanalini)

Voolu jaotusskeem

Tee konfiguratsioon (tagasi)

Kõik parameetrid mõjutavad nii soojuslikku toimivust kui ka konstruktsiooni terviklikkust.

Soojus- ja mehaanilise disaini kompromissid
Jahutuskanalite kujundus on põhimõtteliselt mitme muutujaga optimeerimise probleem{0}}.

Kanali läbimõõduga seotud kaalutlused
Suuremad kanalid võimaldavad suuremat jahutusvedeliku vooluvõimsust ja suuremat soojuse eemaldamise kiirust. Kuid suur läbimõõt tähendab metalli ristlõike väiksemat paksust, mis võib nõrgendada plaadi struktuuri termilise ja mehaanilise pinge eest.

Väiksemad kanalid on füüsiliselt vastupidavad, kuid neil on madal soojusläbilaskvus tänu väikesele pindalale ja väikesele vooluhulgale.

Seetõttu on vaja tasakaalu:

Jahutusvõimsus

Struktuurne vastupidavus

Valmistatavus

Kanalite paigutusstrateegia
Kanalite paigutust optimeeritakse tavaliselt 3D CAD ja termilise lõplike elementide analüüsi (FEA) abil.

FEA simulatsioone kasutatakse selleks, et hinnata:

Jahutustemperatuuri profiil

Kuumade kohtade loomine

Plaadi pinnatemperatuuri gradiendid

Struktuurne pinge soojustsüklis

Eesmärk on saavutada ühtlane jahutus väikeste moonutuste ja ühtlase mehaanilise jäikusega.

Selgitatud jahutuse jõudluse spetsifikatsioonid
Täielik spetsifikatsioon peab määratlema hüdraulilise ja termilise jõudluse eesmärgid.

Nõutav jahutuskiirus
Vajalik jahutuskiirus on süsteemi kavandamise peamine tegur.

Näiteks:

Kiire tsükliga süsteemide puhul võib olla vajalik jahutuskiirus 20–25 kraadi/min

Suure täpsusega{0}}süsteemides võib homogeensus olla kiirusest olulisem.

See kriteerium määrab voolukiiruse, kanali geomeetria ja soojusvaheti suuruse.

Temperatuuri ühtluse piirang
Jahutamisel märgitakse maksimaalne lubatud pinnatemperatuuri erinevus.

Liiga suured kalded võivad põhjustada:

Komposiitosad: termiline jääkpinge

Kõvenenud laminaadi koolutamine

Demonteerimise ebaühtlane jõudlus

Kanalivahede ja voolujaotuse kujundamine on tavaliselt ajendatud ühtsuse eesmärkidest.

Kasutustingimused ja jahutusvedeliku valik
Jahutuskeskkond on tavaliselt reguleeritud vesivedelik.

Tüüpilised võimalused hõlmavad järgmist:

Töödeldud Vesi

Vesi{0}}glükooli lahused

Spetsifikatsiooni peamised parameetrid on järgmised:

Jahutusvedeliku temperatuur, sisselaskeava

Saadaval jahutusvõimsus

Süsteemi maksimaalne rõhk

Voolukiiruse võime:

Saasteainete taluvus

Hüdraulikasüsteem peab olema konstrueeritud nii, et see toimiks nende piirangute piires ega ületaks rõhulanguse piire.

Hüdraulilised piirangud ja rõhulangus
Voolutakistus on tingitud jahutuskanalitest, mis nõuavad hoolikat reguleerimist.

Spetsifikatsioonis peaks olema kirjas:

Maksimaalne lubatud rõhulang läbi plaadi

Maksimaalne saadaolev pumba võimsus

Mitme tsooni läbiva voolu tasakaalustamise nõuded

Liigne rõhu langus võib põhjustada:

Ebaühtlane voolujaotus

Madalam jahutuse efektiivsus

Suurenenud energiatarbimine pumpamiseks

Seega on soojuslik jõudlus sama oluline kui hüdrauliline jõudlus.

Materjalid ja ühenduse spetsifikatsioonid
Jahutusahelates kasutatavad materjalid peavad sobima jahutusvedeliku pikaajalisele{0}}kokkupuutele.

Levinud eeltingimused on:

Korrosioonikindlad liitmikud

Ühilduv tihend glükooli või töödeldud vee jaoks

Stabiilne jõudlus termotsükli ajal

Tavaliselt on kaasas kiirühenduskollektor, et plaati saaks hoolduseks või tööriista vahetamiseks jahutussüsteemist hõlpsasti eemaldada.

See annab mitme tööriistaga tootmisstsenaariumides süsteemile suurema paindlikkuse.

Integreerimine küttesüsteemiga
Enamiku komposiitkõvastumispresside puhul on jahutusahel integreeritud sisseehitatud elektriliste kütteelementidega.

See tuleb hoolikalt eraldada, et vältida:

Termilised{0}}lühikesed

Lokaalne soojenemine kanalite ümber

Ebaühtlane soojuspaisumine

Kütte- ja jahutussüsteeme modelleeritakse tavaliselt ühiselt simulatsiooni teel, et tagada sujuvad üleminekud kütte- ja jahutusfaaside vahel.

Lõplike elementide analüüsi roll projekteerimisel
Termiline FEA on kriitilise tähtsusega komponent:

Kanali paigutus

Kanali sügavus

Kanali läbimõõdud

Voolu jaotusskeem

Simulatsioonid võtavad arvesse selliseid mööduvaid olukordi nagu:

Soojenduse etapp

Hoia faasravi

Kiire sundjahutuse{0}}faas

Seega säilib soojuslik jõudlus ja konstruktsiooni terviklikkus kogu töötsükli vältel.

Viimased mõtted
Integreeritud jahutussüsteemiga plaat nõuab termilise ja hüdraulilise konstruktsiooni tihedat sidumist. Aktiivse jahutuskontuuri kütteplaadi komposiitkõvastumissüsteem peab olema konstrueeritud nii, et see tagaks kiire kontrollitud jahutamise, säilitades samal ajal plaadi tugevuse, temperatuuri homogeensuse ja pikaajalise vastupidavuse.

3D CAD ja lõplike elementide analüüs täiustasid sisemisi kanaleid, mis on puuritud soojuse eemaldamise määra täpseks juhtimiseks. Jahutusvõimsuse spetsifikatsioonid (jahutuskiirus, temperatuurigradiendi piirangud, jahutusvedeliku omadused ja rõhulanguse piirangud) määravad süsteemi üldise geomeetria ja hüdraulilise konstruktsiooni.

Aktiivselt jahutatav plaat on täielikult integreeritud termoinstrument, millel on nii kütte- kui ka jahutustoimingud ühes reguleeritud süsteemis. See konstruktsioon võimaldab oluliselt lühendada komposiidi kõvenemistsükli aega, säilitades samal ajal protsessi stabiilsuse. Plaat on tõeline soojussportlane, mis suudab nii soojendada kui ka jahutada, reageerides pidevalt suure jõudlusega komposiitmaterjalide tootmise vajadustele.