사출 성형을 통해 플라스틱 제품을 반복적 인 공차 및 높은 표면 품질로 복잡한 생산 및 복잡한 공정으로 생산할 수 있습니다. 금형 공구는 최소한의 사이클 타임으로 3D 디자인을 완벽하게 재현 할 수 있도록 설계되어야합니다. 플라스틱 부품이 금형 공구 내에서 고형화됨에 따라 냉각되는 것이 중요한 요소이며, 부품의 사이클 시간과 품질에 모두 영향을 미칩니다.
컨 포멀 쿨링의 원리를 되짚어보고 금형 공구 설계에 딥 몰드가주는 유익한 영향을 살펴 보겠습니다.
금형 공구의 등각 냉각을 위해 딥 몰드를 사용해야하는 이유는 무엇입니까?
컨 포멀 쿨링의 목표는 금형 툴 내부의 플라스틱 부품의 온도를 신속하고 균등하게 낮추는 것입니다. 공구가 금형에서 분리되도록 충분히 냉각 될 때까지 부품을 공구에서 제거 할 수 없습니다. 핫 스폿이 있으면 부품 릴리스가 지연되고 제거 후 부품에 뒤틀림 및 싱크 표시가 발생할 수 있으며 부품 표면의 품질이 저하 될 수 있습니다.
냉각은 몰드 도구 내부의 채널을 통해 유체를 통과시켜 열이 플라스틱 부품에서 금속 공구를 통해 그리고 유체에서 전도되도록하여 이루어집니다. 이 냉각 효과의 속도와 균등도는 유체 채널이 공구 표면을 얼마나 가깝게 밀 었는지와 냉각 유체가 통과하는 속도에 따라 결정됩니다. 우리는 또한 금형 공구가 신뢰할 만하 며 침전물이 모여 막힘을 만들 수있는 냉각수 흐름의 사각 지대를 피할 수 있어야합니다.
위의 이미지 - 교차 드릴링으로 제작 된 기존의 냉각 채널에는 데드 스팟을 피하기 위해 추가 플러그가 필요합니다. 날카로운 모서리는 또한 난류를 발생시키고 채널을 통과하는 냉각수의 유량을 제한합니다.
딥 몰드는 몰드 툴 설계자에게 부품 표면을 밀접하게 따르는 복잡한 냉각 채널을 설계 할 수있는 자유를 주며, 층류를 극대화하고 시간이 지남에 따라 막히는 데드 스팟을 제거합니다.
기존 금형에서는 다음과 같이 부품의 제한된 영역에서 교차 드릴링 및 냉각 냉각 채널을 확보했습니다.
반대로 딥 몰드를 사용하면 다음과 같이 공구 표면을 밀접하게 따라가는 윤곽이 그려진 채널을 설계 할 수 있습니다.
그래서 Deep Mold는보다 효과적인 냉각을 제공 할뿐만 아니라 제조 및 조립이 더 간편한 공구를 설계하는 데 도움이됩니다.
냉각 시간 55 % 감소
회사는 수요 증가에 따라 이러한 금형에서 생산성을 높일 필요가있었습니다. 기존 냉각 방식을 사용하면 총 사이클 타임은 52 초였으며이 중 220 ℃의 용융 온도에서 100 ℃의 탈형 온도까지 부품을 냉각하는 데 22 초가 소요되었습니다.
이러한 부품을위한 금형 공구는 크기가 크고 복잡하며 큰 공동과 다수의 냉각 된 인서트로 구성됩니다. 원래 디자인은 아래와 같습니다.
인서트의 원래 냉각 시스템에는 아래 그림과 같이 여러 가지 냉각 회로가 포함되어 있습니다. 총 10 리터 / 분의 냉각수가 사용됩니다.
원래의 금형 공구의 이젝터 측면의 온도 기록은 22 초 냉각 사이클의 끝에서 벽 온도를 보여줍니다. 금형에서 제거되는 부품을 손상시킬 수있는 핫스팟이 있으면 금형 전체에 걸쳐 온도 변화가 크게 나타날 수 있습니다.
과속을 빠르게하는 첫 번째 단계는 몰드 도구 동작을 시뮬레이션하는 것입니다. 특히 핫 스폿은 긴 냉각 시간을 담당하므로 추가 분석이 필요합니다. 벽 온도의 분석을 포함하여 20주기의 시뮬레이션을 수행했습니다. 모델링 된 온도는 열 화상과 양호한 상관 관계를 보입니다.
이제 우리는 현재의 냉각 설계 모델을 가지고 있으므로 핫 스폿에 초점을 맞추어 사물을 개선하기 위해 설계를 변경할 수 있습니다. 이 경우 솔루션의 일부는 기존의 냉각 채널을 베릴륨 - 구리 몰드 플레이트에 노즐 측에 추가하는 것입니다.
다음으로 공구의 이젝터 측면에 새로운 AM 인서트를 개발합니다. 아래 이미지는 문제 영역에 적용된 추가 4mm 직경의 냉각 채널을 보여줍니다.
더 많은 냉각 채널을 포함 할 공간이 부족한 한 지역에서 Kärcher는 문제를 완화하기 위해 제품 설계를 개선했습니다.
이 새로운 냉각 시스템을 사용하여 열 동작을 시뮬레이트 할 때 훨씬 짧은 냉각주기 후에 부품 전반의 온도 균일 성이 크게 향상됩니다.
이러한 시뮬레이션 된 개선은 단 10 초의 단축 된 냉각주기 후에 새로운 금형의 열 이미징에 의해 뒷받침됩니다.
새로운 인서트는 Deep Mold를 사용하여 복잡한 채널을 생성합니다. 일부는 전적으로 부가 적으로 제작되는 반면, 다른 것은 가공 된 공백 위에 추가 영역을 만드는 '하이브리드'구성 요소입니다. 새 이젝터 측면 어셈블리는 다음과 같습니다.
냉각 시간은 22 초에서 불과 10 초로 55 % 단축되었습니다. 재료 공급 및 취급 시간을 추가로 단축하여 냉각 속도가 빨라짐에 따라 각 공구의 생산 처리량이 1,500에서 2,100 부품까지 40 % 증가했습니다.
위 이미지 - 원본 (왼쪽) 및 새로운 (오른쪽) 금형 도구 디자인.
개요
컨 포멀 쿨링은 금형 공구가 더 빠르게 작동하고보다 일관된 부품을 생산할 수있게합니다. Deep Mold는 열전달을 최적화하여 냉각을 더 빠르고 균일하게 만들어줌으로써이를 더욱 향상시킵니다.
