如何提高模具冷卻效率？

通過采用優(yōu)秀的工藝?yán)鋮s技術(shù)，模具制造商可以優(yōu)化模具性能。無論是對于一個(gè)生產(chǎn)量相對較低的精密模具，還是一個(gè)專為高生產(chǎn)運(yùn)行而設(shè)計(jì)的簡單模具，對于模具制造商來說，模具冷卻是必要的措施。

原因很清楚:冷卻過程及其相關(guān)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括流量、壓力和溫度，在優(yōu)化模具效率方面發(fā)揮著重要的作用，這就意味著減少了循環(huán)次數(shù)。為了保持競爭力，模具制造者必須優(yōu)化模具冷卻系統(tǒng)，以提高效率，記錄使用的數(shù)據(jù)以達(dá)到效率。

幸運(yùn)的是，優(yōu)秀的工藝?yán)鋮s技術(shù)可以以閉環(huán)流體冷卻器的形式，以及在每臺(tái)機(jī)器上的組合冷卻器/溫度控制單元(TCU)。這樣一個(gè)集成的系統(tǒng)可以幫助模具制造商更容易地優(yōu)化模具以提高效率。更具體地說，與傳統(tǒng)的中央冷卻系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在溫度控制方面提供了更大的靈活性。它還提供恒定的水壓力和流向冷卻過程。最終的結(jié)果是能夠優(yōu)化工具以獲得最大的結(jié)果。

一、模具冷卻基礎(chǔ)知識(shí)

冷卻過程通常消耗一個(gè)成型周期的60%到70%。簡單地說，模具冷卻過程中，沒有任何其他的事情發(fā)生。因此，減少所需冷卻時(shí)間的能力，就意味著循環(huán)時(shí)間的指數(shù)下降，這意味著改進(jìn)的生產(chǎn)和更好的生產(chǎn)效率。

歸根結(jié)底，要保持產(chǎn)品質(zhì)量，從循環(huán)到循環(huán)，甚至是空腔到空腔，在達(dá)到生產(chǎn)目標(biāo)的同時(shí)，還要保持產(chǎn)品質(zhì)量。在需要關(guān)鍵部件的行業(yè)中，驗(yàn)證是強(qiáng)制性的，比如醫(yī)療、航空航天和其他應(yīng)用領(lǐng)域。然而，即使在不那么重要的應(yīng)用——比如瓶蓋上，驗(yàn)證也同樣重要——因?yàn)樵跀?shù)百萬個(gè)零件上僅存幾分錢的能力，仍然會(huì)帶來可觀的利潤。

簡單地說，冷卻系統(tǒng)的功能是將熱量從模具中除去。關(guān)鍵工藝?yán)鋮s參數(shù)包括冷卻系統(tǒng)容量、冷卻劑壓力和冷卻劑溫度。這些因素有助于確定每個(gè)模具的最佳操作點(diǎn)，因?yàn)樗鼈儧Q定了熱量傳遞的效率，因此也決定了最佳的周期時(shí)間。

模具制造商應(yīng)該告訴他們的客戶，在特定的周期中使用什么參數(shù)來達(dá)到工具的質(zhì)量。特定數(shù)據(jù)應(yīng)該包括能力用于模具驗(yàn)證,冷卻劑類型(水或水/乙二醇混合物),模具冷卻液供應(yīng)壓力,流量從每個(gè)模具的冷卻系統(tǒng)和單個(gè)流電路、溫度的冷卻液供應(yīng)工具,和溫差工具,每個(gè)單獨(dú)的冷卻回路。工具的溫度越低，工具的效率越高，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)字表示高流量和紊流。

二、模具冷卻方法

正如前面提到的，模具制造商可以使用多種方法來為模具提供冷卻過程。傳統(tǒng)的方法通常包括一個(gè)中央過程冷卻配置，它采用開放式冷卻塔的形式，或空氣或水冷中央冷卻器。然而，這些方法往往無法識(shí)別和驗(yàn)證優(yōu)化模型以達(dá)到峰值效率所需的特性。它們也可以阻礙盈利。

一個(gè)開放式的冷卻塔直接向機(jī)器和模具提供冷卻水。冷卻塔通過讓一小部分水蒸發(fā)到流動(dòng)的空氣中，從而為其余的水流提供重要的冷卻，從而提取熱量。但是，如果冷卻塔被用作中央系統(tǒng)，它就不能有效地控制過程冷卻水的溫度，因?yàn)樗荒芴峁┑陀谒墚a(chǎn)生的環(huán)境的濕球溫度。換句話說，大氣越潮濕，冷卻塔的容量就越低。

與蒸發(fā)冷卻塔有關(guān)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是水質(zhì)差，這導(dǎo)致了在模具冷卻通道內(nèi)的污染和縮放。由于比例的積累起到了絕緣體的作用，防止水從工具中“擦洗”熱量，因此降低了熱量傳遞的效率。因此，需要頻繁的機(jī)械拆卸。

露天系統(tǒng)也會(huì)增加水源性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵谝粋€(gè)冷卻塔的水池中通常會(huì)出現(xiàn)停滯的水為生物有機(jī)體的生長提供了理想的條件，也為被污染的水提供了可能的條件。

為了避免與臟水有關(guān)的問題，一些模具制造商安裝了空氣冷卻冷卻機(jī)來冷卻模具和機(jī)器?？諝饫鋮s的冷卻劑使用環(huán)境空氣通過制冷劑循環(huán)除去熱量，類似于家用的空調(diào)，它可以除去空氣中的熱量，并在室外消散。然而，由于這種空氣冷卻的冷卻機(jī)依靠環(huán)境空氣來消除過程中的熱量，這種設(shè)置是昂貴的。環(huán)境空氣溫度越高，壓縮機(jī)冷凝溫度越高，因此壓縮機(jī)的效率越低，提供冷卻水所需的電能就越多。

空氣冷卻式冷水機(jī)組的設(shè)置也增加了復(fù)雜性，因?yàn)橐恍┎僮骺赡苄枰瓤绽涫嚼渌畽C(jī)組所提供的溫度更高。這種增加的冷卻溫度將由模具設(shè)計(jì)和所需的周期時(shí)間決定。在這種情況下，需要一個(gè)TCU來增加冷卻溫度，從而優(yōu)化這個(gè)工具。之前冷卻過的水的需要也增加了能源消耗的運(yùn)營成本。

除了補(bǔ)償合適的溫度外，模具制造者也必須解決這樣的現(xiàn)實(shí):水壓力(因此流量)將會(huì)上升和下降，因?yàn)楸焕鋮s的機(jī)器的數(shù)量在不斷地下降，無論采用哪種傳統(tǒng)的中央過程冷卻配置。在過程冷卻過程中，壓力和流動(dòng)的波動(dòng)類似于在住宅中使用水時(shí)發(fā)生的波動(dòng)。

越來越多的模具制造商正在轉(zhuǎn)向集成的閉環(huán)過程冷卻系統(tǒng)，這些系統(tǒng)集成了中央流體冷卻器和每臺(tái)機(jī)器上的混合冷卻劑/tcu。一個(gè)這樣的集成系統(tǒng)使用一個(gè)閉環(huán)流體冷卻器和一個(gè)預(yù)冷卻室來冷卻從成型機(jī)器中循環(huán)的水。這個(gè)系統(tǒng)的過程如下:

1、在預(yù)冷室中，在高的環(huán)境溫度條件下，一股細(xì)水霧被沖進(jìn)進(jìn)入的氣流中。

2、霧在瞬間蒸發(fā)，冷卻空氣，然后在冷卻的線圈中，帶著過程水。

4、這個(gè)過程將溫度降低到或低于設(shè)定的溫度。冷卻后的水被重新循環(huán)到設(shè)備的成型機(jī)器上。

5、基于微處理器的控制器會(huì)自動(dòng)保持目標(biāo)的冷卻溫度。

這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，消除了與臟水有關(guān)的問題，它比傳統(tǒng)的配置使用更少的水和能量，因?yàn)樗鼘⒗鋮s塔和空氣冷卻的冷卻裝置排除在方程式之外。

閉環(huán)流體冷卻器和聯(lián)合冷卻機(jī)/tcu也提供了簡單和節(jié)約成本，而不是冷卻/中央冷卻/tcu配置，因?yàn)樾枰俚脑O(shè)備。更少的水和能源消耗也可以轉(zhuǎn)化為節(jié)約系統(tǒng)的生命。此外，與冷卻塔相關(guān)的維修費(fèi)用也被取消，這主要是由于化學(xué)處理系統(tǒng)的成本降低。

集成系統(tǒng)的關(guān)鍵是機(jī)器端組合冷卻系統(tǒng)，其中包括封裝的水冷式制冷系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)器的不同，在一個(gè)緊湊的櫥柜內(nèi)安裝了一個(gè)或兩個(gè)TCU電路。這樣的解決方案提供了靈活性，因?yàn)槊總€(gè)chiller/tcu都專注于自己的成型媒體，并且獨(dú)立于其他單元進(jìn)行操作。它將模具與設(shè)備的其余部分分離開，一個(gè)高流量的流程泵送水給每臺(tái)機(jī)器，確保了整個(gè)模具的穩(wěn)定的供應(yīng)壓力、溫度和輸送。

組合的冷凝器/tcu還能獨(dú)立控制每個(gè)模具的一半，并提供精確的加熱和冷卻的要求。用戶可以調(diào)整每個(gè)區(qū)域的溫度，以達(dá)到從48度(非乙二醇系統(tǒng))到195度的溫度。另外，將冷卻劑/tcus與伺服比例相結(jié)合，三種溫度控制閥提供一致和精確的溫度控制，可以為給定的模具和特定的材料提供精確的溫度設(shè)定。這些閥門緊密地控制著從制冷回路中流向模具的冷水的數(shù)量。與內(nèi)部加熱器的緊密控制相結(jié)合，溫度可以在設(shè)定的0.5度范圍內(nèi)平穩(wěn)地上下波動(dòng)。

集成閉環(huán)系統(tǒng)的另一個(gè)好處是“免費(fèi)冷卻”，這意味著中央流體冷卻器在必要的溫度下提供水，而無需使用冷水，從而節(jié)約了大量的能源。此外，該機(jī)組自動(dòng)循環(huán)關(guān)閉壓縮機(jī)，以滿足精確的溫度要求，只提供制冷所需的制冷量。干凈的水中央冷卻器提供了剩余的負(fù)荷，而不需要冷藏。對冷卻機(jī)使用的能源密集型壓縮機(jī)的需要大大減少，節(jié)省了成本。

為了保持競爭力，模具制造者必須專注于他們能加快循環(huán)時(shí)間的方法，從模具設(shè)計(jì)到開燈/開/退出率以及兩者之間的所有東西。那些特別關(guān)注冷卻過程的人會(huì)發(fā)現(xiàn)，他們可以為他們的客戶增加價(jià)值，同時(shí)提高他們的盈利能力。

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