Cum să specificați un platou de încălzire cu un circuit de răcire activ încorporat-pentru o presă de întărire compozită?

Într-o celulă de producție compozită cu viteză ridicată-, placa nu trebuie doar să încălzească articolul, ci și să-l răcească activ și rapid la o temperatură de demulare sigură. Fără răcire controlată, timpul ciclului este dominat de convecția naturală și degradarea termică lentă, reducând considerabil debitul. Astfel, un circuit de răcire activ ar trebui adăugat la specificațiile plăcii ca o cerință crucială pentru ratele de producție la scară industrială-.

Proiectarea unui sistem de întărire compozit cu plată de încălzire a circuitului de răcire activ este guvernată în esență de rata de evacuare reglată a căldurii care poate fi realizată fără a compromite integritatea plăcii sau uniformitatea temperaturii.

Definirea cerințelor ciclului termic
Prima etapă în proiectarea unui platan cu dublă{0}}funcție este specificarea întregului ciclu de temperatură.

Programele tipice de vindecare compozite sunt:

Se încălzește până la temperatura de întărire (de exemplu, 120–180 de grade, în funcție de sistemul de rășină)

Timp de reținere pentru legarea-încrucișată cu polimer complet

Răcire controlată până la temperatura de deformare (de obicei 50-70 de grade)

Etapa de răcire este adesea blocajul într-un timp de ciclu.

O specificație specifică în mod explicit:

Viteza de răcire necesară (de exemplu, . 180 grade în 5 minute până la 60 de grade)

Gradientul de temperatură maxim admis al unei suprafețe

Depășirea temperaturii permisă în timpul comutării

Turnare demulare temperatura minima

Aceste caracteristici determină direct designul circuitului de răcire interior.

Schema circuitului de răcire activ
De obicei, sistemul de răcire este încorporat în corpul platanului ca o rețea de canale forate.

Aceste canale sunt de obicei realizate cu:

Tehnici de foraj cu pistol

Tehnici de găurire adânci

Trasee avansate de prelucrare CNC 3D

Canalele de răcire sunt în general plasate într-o configurație identică cu elementele de încălzire, dar decalate pentru a evita interferența termică și deteriorarea structurală.

Venele plăcii trebuie să pompeze apă rece-la inima sa fierbinte și să pompeze energia termică în mod eficient, păstrând în același timp stabilitatea mecanică.

Principalele variabile geometrice sunt:

Dimensiunea canalului

Spațierea canalelor

Adâncime (de la suprafață la canal)

Schema de distribuție a fluxului

Configurarea căii (retur)

Toți parametrii afectează performanța termică, precum și integritatea structurală.

Compensații de proiectare termică și mecanică
Proiectarea canalelor de răcire este în principiu o problemă de optimizare cu mai multe-variabile.

Considerații pentru diametrul canalului
Canalele mai mari permit o capacitate mai mare de curgere a lichidului de răcire și rate mai mari de îndepărtare a căldurii. Dar diametrul mare înseamnă mai puțină grosime a secțiunii transversale a metalului, ceea ce poate slăbi structura plăcii împotriva stresului termic și mecanic.

Canalele mai mici sunt robuste din punct de vedere fizic, dar au o capacitate scăzută de transmitere a căldurii datorită suprafeței reduse și debitului redus.

Prin urmare, este nevoie de un echilibru între:

Capacitate de racire

Robustețe structurală

Fabricabilitatea

Strategie de plasare pentru canale
Aranjamentul canalelor este de obicei optimizat prin CAD 3D și analiză termică cu elemente finite (FEA).

Simulările FEA sunt utilizate pentru a evalua:

Profilul temperaturii de răcire

Crearea de puncte fierbinți

Gradienții de temperatură de suprafață ai plăcii

Stresul structural în ciclul termic

Scopul este de a obține o răcire uniformă, cu o distorsiune mică și o rigiditate mecanică uniformă.

Specificații de performanță de răcire explicate
Specificația completă trebuie să specifice obiectivele pentru performanța hidraulică și termică.

Viteza de răcire necesară
Rata de răcire necesară este factorul principal pentru proiectarea sistemului.

De exemplu:

Pot fi necesare viteze de răcire de 20-25 grade/min pentru sistemele cu ciclu rapid

În sistemele de{0}}înaltă precizie, omogenitatea poate fi mai importantă decât viteza.

Acest criteriu stabilește debitul, geometria canalului și dimensionarea schimbătorului de căldură.

Limita uniformității temperaturii
La răcire, trebuie indicată diferența maximă admisă de temperatură a suprafeței.

Gradienții excesiv de mari pot duce la:

Piese compozite: stres termic rezidual

Deformare laminată întărită

Performanță neuniformă a demolării

Proiectarea spației canalelor și distribuția fluxului este de obicei condusă de obiective de uniformitate.

Condiții de funcționare și alegere a lichidului de răcire
Mediul de răcire este de obicei un fluid apos reglat.

Posibilitățile tipice includ:

Apa procesata

Soluții de apă-glicol

Parametrii cheie de specificație sunt:

Temperatura lichidului de răcire, admisie

Capacitate de răcire disponibilă

Presiunea maximă a sistemului

Capacitatea debitului:

Toleranță la contaminanți

Sistemul hidraulic trebuie proiectat să funcționeze în limitele acestor constrângeri și să nu depășească limitele de cădere de presiune.

Limitări hidraulice și cădere de presiune
Rezistența la curgere este cauzată de canalele de răcire care necesită o reglare atentă.

Specificația ar trebui să spună:

Căderea maximă admisă de presiune prin platan

Capacitate maximă disponibilă a pompei

Cerințe pentru echilibrarea fluxului în mai multe zone

Scăderea prea mare a presiunii poate cauza:

Distribuție neuniformă a fluxului

Eficiență scăzută de răcire

Consum crescut de energie pentru pompare

Astfel, performanța termică este la fel de importantă ca și performanța hidraulică.

Materiale și specificații de conectare
Materialele utilizate în circuitele de răcire trebuie să fie compatibile cu expunerea de lungă durată-la lichidul de răcire.

Condițiile preliminare comune sunt:

Fitinguri rezistente la coroziune

Etanșare compatibilă pentru glicol sau apă tratată

Performanță stabilă în timpul ciclării termice

În mod obișnuit, este furnizat un colector de conectare rapidă, astfel încât placa să poată fi detașată cu ușurință din sistemul de răcire pentru întreținere sau schimbarea sculei.

Acest lucru oferă mai multă flexibilitate sistemului în scenariile de producție cu mai multe instrumente.

Integrare cu sistemul de încălzire
În majoritatea preselor de întărire compozite, circuitul de răcire este integrat cu elementele electrice de încălzire încorporate.

Acesta trebuie separat cu grijă pentru a evita:

Pantaloni scurți-termici

Încălzire localizată în jurul canalelor

Dilatare termică neuniformă

Sistemele de încălzire și răcire sunt de obicei modelate în comun în simulare, pentru a asigura tranziții fără probleme între fazele de încălzire și de răcire.

Rolul analizei cu elemente finite în proiectare
FEA termică este o componentă critică în definirea:

Aspectul canalului

Adâncimea canalului

Diametrele canalelor

Schema de distribuție a fluxului

Simulările iau în considerare situații tranzitorii precum:

Etapa de încălzire

Faza de retinere a cura

Faza rapidă de răcire forțată

Astfel, performanța termică și integritatea structurală sunt menținute pe parcursul întregului ciclu de funcționare.

Gânduri finale
O plată cu sistem de răcire integrat necesită o cuplare strânsă a abordării de proiectare termică și hidraulică. Sistemul de întărire compozit al plăcii de încălzire a circuitului de răcire activ trebuie proiectat pentru a asigura o răcire rapidă controlată, menținând în același timp rezistența plăcii, omogenitatea temperaturii și durabilitatea-pe termen lung.

CAD 3D și analiza cu elemente finite au îmbunătățit canalele interioare forate pentru un control precis al ratelor de îndepărtare a căldurii. Specificațiile de performanță de răcire (rata de răcire, limitările gradientului de temperatură, caracteristicile lichidului de răcire și constrângerile căderii de presiune) dictează geometria generală și proiectarea hidraulică a sistemului.

O plată răcită activ este un instrument termic complet integrat, cu operațiuni atât de încălzire, cât și de răcire într-un singur sistem reglat. Acest design permite reduceri substanțiale ale timpului ciclului de întărire al compozitului, păstrând în același timp stabilitatea procesului. Platoul este un veritabil atlet termic, capabil atât să încălzească, cât și să se răcească, răspunzând în mod constant nevoilor de-producție de compozite de înaltă performanță.