Vai Trò Hệ Thống Làm Mát Trong Khuôn

HỆ THỐNG LÀM MÁT  (GIẢI NHIỆT KHUÔN) LÀ GÌ ?

Hệ thống làm mát là hệ thống giúp giải nhiệt khuôn, có vai trò giúp nhựa chuyển từ thể lỏng sang thể rắn để hình thành hình dạng sản phẩm cuối cùng. Thời gian làm mát chiếm khoảng 60% thời gian của chu kỳ khuôn, vì vậy, việc làm sao để có thể giảm thời gian làm mát nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm là yếu tố quan trọng để giảm thời gian sản xuất. 

Nhiệt độ chảy của nhựa đưa vào khuôn thường vào khoảng 150°C ÷ 300°C, khi nguyên liệu nhựa được đưa vào khuôn ở nhiệt độ cao, một lượng nhiệt lớn từ nguyên liệu nhựa được truyền vào khuôn và cần được làm mát thông qua hệ thống giải nhiệt khuôn. Nếu hệ thống làm mát không làm việc hiệu quả dẫn đến nhiệt độ khuôn không ngừng tăng lên có thể ảnh hưởng lớn đến chu kỳ sản xuất.

Mục đích

• Giữ cho khuôn có nhiệt độ ổn định để nguyên liệu nhựa có thể giải nhiệt đều. 
• Giải nhiệt nhanh, tránh trường hợp nhiệt giải không kịp, gây nên hiện tượng biến dạng sản phẩm, từ đó sinh ra phế phẩm.
• Giảm thời gian chu kỳ, tăng năng suất sản xuất.

Phương pháp làm mát khuôn ép

Có hai phương pháp tiêu chuẩn cho hệ thống làm mát: làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng dung dịch.

• Khuôn làm mát bằng không khí không được sử dụng thường xuyên vì chúng mất nhiều thời gian để giảm nhiệt trong khuôn ép thông qua tản nhiệt ra không khí xung quanh. Phương pháp này có thể làm tăng chi phí làm mát môi trường xung quanh.
• Khuôn được làm mát bằng chất lỏng là nguồn làm mát chính, với ethylene glycol và nước là hỗn hợp chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất. Nước làm mát khi chảy qua khuôn lấy nhiệt ra khỏi khuôn. Ethylene glycol ngăn ngừa rỉ sét hình thành bên trong đường ống làm mát khuôn và giúp giữ cho khuôn ở nhiệt độ ổn định trong quá trình sản xuất.

Thiết kế hệ thống làm mát

Khi thiết kế hệ thống làm mát cho khuôn ép mới, có một số vấn đề cần giải quyết để làm mát tối đa và giảm thời gian chu kỳ:

• Các kênh làm mát trong khuôn cần phải gần với phần dày nhất của sản phẩm.
• Bố trí kênh làm mát thích hợp, sử dụng nhiều kênh làm mát nhỏ để đạt hiệu quả cao.
• Bố trí hệ thống làm mát đều ở cả 2 bên khuôn tránh hiện tượng cong vênh.
• Kích thước đường giải nhiệt phù hợp: đường kính 5-13mm (3/16 ″ -1/2 ″).
• Chọn vật liệu làm khuôn có tính dẫn nhiệt cao.
• Thiết kế sản phẩm nhựa hợp lý.
• Tăng cường làm mát các khu vực dày của sản phẩm nhựa.
• Kiểm soát chặt chẽ sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu ra nước làm mát và đầu vào.

Một số phương thức làm mát 

Làm lạnh có vách ngăn (Baffle system)

Các khu vực của khuôn không thể được làm mát hiệu quả bằng các kênh làm mát thông thường có thể sử dụng vách ngăn. Các vách ngăn chuyển hướng dòng nước làm mát đến các khu vực cần thiết.

Vách ngăn là một thành phần của hệ thống làm mát được cấu tạo bằng cách chèn một tấm kim loại vào các rãnh làm mát. Vách ngăn giúp chất làm mát chảy lên một bên của vách ngăn và xuống bên kia. 

Vì vách ngăn có diện tích dòng chảy bị thu hẹp nên lực cản dòng chảy tăng lên. Vì vậy, cần thận trọng trong thiết kế kích thước vách ngăn và đường nước đi qua khu vực này.

 Làm mát kiểu vòi phun (Bubblers)

Dung dịch làm mát đi vào đáy ống và được đẩy lên phía trên và phun ra. Từ đó dung dịch mát chảy xuống bên ngoài của vòi phun và quay trở lại dòng dung dịch làm mát chính. Phương pháp này được sử dụng tốt nhất với các lõi mảnh không thể sử dụng đường dẫn dung dịch làm mát lớn do hạn chế về độ dày.

Thiết kế hệ thống dạng lỗ góc (Angle holed design)

Phương pháp này bao gồm các lỗ khoan ở các góc để tạo đường dẫn cho dung dịch  làm mát chảy qua. Khó khăn chính của phương pháp này là các lỗ khoan phải cắt nhau trên một đường kính đồng nhất. 

Do đó chiều dài các mũi khoan cần được tăng lên dài hơn so với đường nước thực tế. Các lỗ sâu có lỗ khoan nhỏ có thể được gia công bằng kỹ thuật EDM. 

Hệ thống làm lạnh dạng lỗ từng bước (Stepped hole design)

Hệ thống này thì dễ thiết kế hơn so với hệ thống Angled hole, những nhược điểm của hệ thống này là sau khi những lỗ được khoan phải bịt một đầu lại để điều chỉnh dòng chảy; tuy nhiên sự chênh lệch nhiệt độ giữ các vật liệu có thể dẫn đến việc rò rỉ nước làm mát, do đó các nút chặn cần sử dụng vật liệu giống với vật liệu làm khuôn.

 Làm mát bằng Thermal Pins

Thermal Pins là ống dẫn nhiệt nhiệt độ cao và được sử dụng trong nhiều loại thiết bị ép – ép phun, thổi, đùn. Trong các lõi nhỏ, các chân tản nhiệt cho phép làm mát ở những khu vực không thể tiếp cận với hệ thống làm mát bằng nước. Thermal Pins giúp lấy nhiệt từ khuôn và truyền tời đường nước chính giúp giảm nhiệt độ ở nơi chúng được đặt. 

Các kiểu bố trí đường nước chính

Kênh làm mát song song

Các kênh làm mát song song được khoan thẳng từ ống dẫn cung cấp đến ống chính. Do đặc điểm dòng chảy của thiết kế song song, tốc độ dòng chảy dọc theo các kênh làm mát khác nhau có thể khác nhau, tùy thuộc vào sức cản dòng chảy của từng kênh làm mát riêng lẻ. 

Thông thường, mỗi bên khoang và lõi của khuôn đều có hệ thống kênh làm mát song song riêng. Số lượng kênh làm mát trên mỗi hệ thống thay đổi tùy theo kích thước và độ phức tạp của khuôn.

Kênh làm mát nối tiếp

Các kênh làm mát được kết nối trong một vòng lặp từ đầu vào chất làm mát đến đầu ra của nó được gọi là các kênh làm mát nối tiếp. Kiểu làm mát nối tiếp này thường phổ biến nhất trong làm khuôn. Theo thiết kế, nếu các kênh làm mát có kích thước đồng đều, chất làm mát có thể duy trì tốc độ dòng trong toàn bộ chiều dài của nó, tuy nhiên cần chú ý đến việc gia tăng nhiệt độ của dung dịch làm mát ở đầu vào và đầu ra của khuôn, vì dung dịch làm mát sẽ thu tất cả nhiệt dọc theo toàn bộ đường dẫn của kênh làm mát. Chênh lệch nhiệt độ của dung dịch làm mát ở đầu vào và đầu ra phải nằm trong khoảng 3°C – 5°C đối với khuôn chính xác. 

Ảnh hưởng của quá trình làm nguôi đến chất lượng sản phẩm

Độ bóng bề mặt: Nhiều vật liệu yêu cầu nhiệt độ bề mặt khuôn tương đối cao để đạt được độ bóng bề mặt lớn trong sản xuất. Nếu nhiệt độ khuôn khác nhau giữa những khu vực khác, bề mặt sản phẩm sẽ có độ bóng khác nhau.

Ứng suất dư: Ứng suất dư là kết quả của ứng suất cắt trong quá điều đầy nhựa hoặc giữ áp suất. Ngoài ứng suất gây ra bởi sự nóng chảy, ứng suất dư cũng được tạo ra khi các vùng khác nhau được làm mát với tốc độ khác nhau do nhiệt độ bề mặt khác nhau của sản phẩm. Những ứng suất dư này có thể là nguyên nhân gây ra hỏng hóc, cong vênh hoặc biến dạng sản phẩm trong quá trình gia công. Để giảm các ứng suất này, cần phải làm mát đồng đều.

Độ kết tinh: Độ kết tinh thể hiện trong quá trình ép phun của vật liệu bán tinh thể bị ảnh hưởng bởi quá trình làm mát của keo. Sự khác biệt về độ kết tinh trong quá trình làm mát sản phẩm ảnh hưởng đến sự co ngót thể tích, do đó rất khó để duy trì dung sai kích thước cần thiết. Những thay đổi đáng kể về độ co ngót thể tích ở các khu vực khác nhau thường là nguyên nhân gây ra hiện tượng cong vênh sản phẩm.

Cong vênh: Nếu nhiệt độ của bề mặt trên và bề mặt dưới của khuôn khác nhau, một khi sản phẩm được đẩy ra khỏi khuôn, sản phẩm sẽ bị cong vênh do tốc độ co nhiệt khác nhau giữa bề mặt trên và bề mặt dưới.

Thời gian chu kỳ: Hầu hết, thời gian chu kỳ là thời gian cần thiết để nhiệt độ của sản phẩm giảm xuống nhiệt độ phun an toàn. Nếu quá trình làm đầy nhựa và giữ áp suất được tối ưu hóa,  việc cải thiện khả năng làm mát có thể làm giảm đáng kể thời gian làm mát. Thời gian làm mát thường chiếm (60%- 80%) thời gian chu kỳ, việc giảm thời gian làm mát có thể giảm đáng kể thời gian chu kỳ và chi phí sản xuất.

Công ty khuôn chính xác Duy Tân với kinh nghiệm 25 năm trong lĩnh vực chế tạo khuôn mẫu với những chuyên gia đầu ngành. Khuôn Duy Tân làm chủ công nghệ từ khâu thiết kế sản phẩm đến chế tạo khuôn mẫu hoàn thiện với sự liên kết nội bộ chặt chẽ giúp cho khách hàng có được bộ khuôn với chu kỳ tối ưu và đảm bảo sự bền bỉ trong sản xuất. .                                   Liên Hệ :

                                              Công ty TNHH Khuôn Chính Xác Duy Tân                                               Hotline : +84 28 3754 5418 (ext. 728) | Fax: +84 28 37 54 54 16                                               Info@duytanmold.com | Facbook: https://www.facebook.com/KhuonChinhXacDuyTan