מה זה קווי קירור?
קווי קירור ביישומי עובש מיוחדים
אני עושה עבודת עובש כבר 18 שנים. ביליתי את העשור הראשון בחנות שבויים במישיגן בהפעלת רכב. שמונה השנים האחרונות ייעוץ, בעיקר רפואי ואלקטרוניקה. אם יש משהו שמפריד בין החנויות שמרוויחות כסף לאלו שלא, זה הקירור. לא הדברים המפוארים שקראתם עליהם במגזינים מסחריים. רק פריסת קו קירור בסיסית ומתחשבת.
רוב ספקי כלי ההזרקה יגידו לך שהקירור מהווה 60-70% מהמחזור שלך. המספר הזה מרחף בתעשייה כמו גוספל. הנתון האמיתי תלוי בעובי דופן, שרף וכחמישה עשר משתנים אחרים. ראיתי תבניות אריזה דקיקות לקיר- שבהן הקירור היה 80% מהמחזור. ניהלה פעם דיור רכב בעל חתך עבה, שבו הוא היה קרוב יותר ל-45%. הנקודה היא שהאחוזים הגנריים לא עוזרים לך הרבה. מה שעוזר הוא להבין את זרימת החום בחלק הספציפי שלך.
כלי עבודה מדויקים דורשים ניהול תרמי מדויק.
מציאות המקדחה-ו-התקע
קירור קונבנציונלי הוא מקדחה-ו-תקע. אתה לוקח את גוש התבנית שלך, שם אותו על הטחנה או מקדחה האקדח, ועושה חורים ישרים. חבר אותם עם מקדחות צולבות או צינורות חיצוניים. חבר את הקצוות שאתה לא צריך. השיטה הזו עובדת. זה עבד מאז שאבי היה בעסק הזה. הכלים זולים, כל חנות יכולה לעשות את זה, וכשמשהו נסתם אתה יכול לשבור אותו.
הבעיה מופיעה כאשר הגיאומטריה מסתבכת. עבדתי בעבודה בשנה שעברה-מארז אלקטרוניקה לצרכן, הרבה עקומות, קיר נומינלי 1.2 מ"מ עם בוסים יורדים ל-0.8 מ"מ. למעצב התעשייתי היה אפס עניין במה שאני באמת יכול לקרר. בצד הליבה היו אולי 6 מ"מ של פלדה מאחורי החלל בשלושה אזורים שונים. אתה לא יכול לשים שם תעלה של 10 מ"מ. אי אפשר לשים שם גם תעלה של 6 מ"מ, לא עם שום מרווח ביטחון.
מה שעשינו בסופו של דבר היה גישה משולבת. בועות בליבות העמוקות, בלבולים שבהם היה לנו מספיק בשר, ותוספת קונפורמית אחת בנקודה החמה הגרועה ביותר. היצירה הקונפורמית הוסיפה 11,000 דולר לעלות הכלי. הלקוח לא רצה לשלם את זה בהתחלה. ואז הראינו להם את ההבדל בזמן המחזור
-14 שניות עם קונפורמיות לעומת 22 בלי. הם שילמו.
קירור קונפורמי-כשזה הגיוני
הדפסת תלת מימד מתכת שינתה את העסק הזה. לפני עשר שנים קירור קונפורמי היה קוריוז, משהו שהיית רואה בתערוכה וחושבת "זה מסודר". כעת כל יצרן גדול של תבניות הזרקה מותאמות אישית מציע את זה, או צריך. הטכנולוגיה הבשילה. המחירים ירדו. זמני ההובלה הפכו סבירים.
החומרים עובדים. הפעלתי MS1 Maraging פלדה מעבר ל-400,000 יריות ללא בעיה. הדפסי H13 משתפרים, אבל מתכות האבקה עדיין לא מתאימה ליישומי בלאי- גבוהים מניסיוני. עבור תוספות ליבות וחלל שלא רואים פגיעה ישירה בשער, פלדה מודפסת מחזיקה מעמד מצוין.
כאן אנשים טועים: הם חושבים שקונפורמיות אומר שאתה יכול לקרר כל דבר. אתה לא יכול. הערוצים עדיין זקוקים לזרימה. אני רואה עיצובים נתקלים בשולחן שלי עם תעלות קירור אורגניות יפות שנראות כמו כלי דם. יפה מאוד ב-CAD. בלתי אפשרי לעבור זרימה סוערת. ירידת הלחץ הורגת אותך, או שהזרימה הופכת למינרית ומיכלי העברת החום שלך.
כלל שאני משתמש בו: שמור על חתך-הערוץ שלך מעל קוטר שווה ערך של 5 מ"מ, אל תחרוג מיחס רוחב-גובה של 4:1 בכל חלק שאינו-עגול, והגביל את אורך המעגל הכולל שלך למה שה-TCU שלך יכול באמת לדחוף. רוב יחידות בקרת הטמפרטורה של רצפת החנות מגיעות ל-4-5 בר. המעגל התואם שלך בתוספת סעפת פלוס צינורות צריכים לעבוד בתוך זה.
לבלבול ולבועות עדיין יש את מקומם
לפני שאתה מתקשר לספק פתרונות קירור הזרקה שלך לגבי תוספת מודפסת של $15,000, שקול את האפשרויות הישנות. מפלסים עולים אולי 30 דולר כל אחד. בועות, 40-50 דולר. צינורות חום פועלים 150-400 דולר תלוי באורך ובקוטר.
באפלים עובדים נהדר בליבות מלבניות. הלהב השטוח מפצל את החור הקדח לאספקה והחזרה. מים יורדים בצד אחד, מסביב לתחתית, בחזרה למעלה בצד השני. אתה מאבד קצת קיבולת זרימה-נתון של 60-65% ממה שערוץ פתוח ייתן לך. עבור רוב היישומים זה מספיק.
מצב כשל נפוץ
מצב הכישלון שאני רואה לרוב בבלבול: חבר'ה קודחים עמוק מדי, הבלבול יורד החוצה, הזרימה מוגבלת בקצה. השאר רווח של 3-4 מ"מ בתחתית. יותר אם איכות המים שלך מוטלת בספק ואתה מצפה להצטברות אבנית.
בועות טובות יותר עבור ליבות עגולות. סידור הצינור-בתוך-הצינור נותן לך יותר שטח פנים מאשר מדף באותו חור בקוטר. החיסרון הוא שהם רגישים יותר לסובלנות ממדי. הרווח הטבעתי בין הצינור הפנימי לחור החיצוני שולט בזרימת ההחזרה שלך. חזק מדי ואתה מרעיב את המעגל. רופף מדי וכל המים קצרים- עוברים דרך הרווח מבלי להגיע לקצה.
בחירות חומריות שאף אחד לא מדבר עליהן
כל חוברת שירותי ייצור תבניות מדויקת מזכירה קירור קונפורמי. לא רבים מדברים על בחירת חומרים לביצועי קירור.
תוספות BeCu קיימות לנצח. מוליכות תרמית סביב 105 W/m·K לעומת 29 עבור H13. זה מספר גדול. במקום חם שבו אתה פיזית לא יכול להגיע למים מספיק קרוב, מוסיף סגסוגת נחושת יכול להציל את העבודה. השתמשתי בהם מאחורי צלעות דקות, בגופי מרים, בליבות קטנות שבהן בובלר לא יתאים.
המלכוד הוא בלאי. BeCu מפעיל אולי 35-38 HRC לאחר טיפול בחום. אתה לא הולך להיכנס ישירות אליו. אתה לא הולך להפעיל ניילון מלא זכוכית על פניו במשך מיליון מחזורים. אבל במקומות מוגנים שבהם אתה רק צריך למשוך חום, זה עובד.
כלי אלומיניום אינם מוערכים במעט עבור היישום הנכון. לקוח רפואי הגיע אליי כשהוא רוצה תבניות אב טיפוס, נפחים צפויים בסביבות 50,000 חתיכות בשנה, שלוש- שנות חיי מוצר. הציטוטים שהיו להם עבור כלי P20 היו משגעים-זמן אספקה ארוך, עלות גבוהה, והם היו מיושנים לפני שהם יתבלו. עשינו את הליבות והחללים באלומיניום QC-10 בכ-40% ממחיר הפלדה. זמני המחזור הגיעו תוך 12 שניות לעומת 18-20 שהערכנו עבור פלדה. שלוש שנים לאחר מכן הכלים האלה עדיין פועלים. בלאי קטן בקו הפרידה, שום דבר שמשפיע על איכות החלק.
בקרת טמפרטורה מסתבכת
תבניות פשוטות מפעילות מעגל קירור אחד לחצי. מים פנימה, מים החוצה, נעשה. תבניות מיוחדות-והייתי שם את רוב מה שעובר על השולחן שלי בימים אלה בקטגוריה הזו-צריכים מספר אזורים.
ליועץ הנדסי להזרקה שאני עובד איתו יש אמירה: כל נקודה חמה צריכה תשובה משלה. לפעמים התשובה הזו היא יותר זרימה. לפעמים זה מים קרים יותר. לפעמים זה שינוי מהותי. לפעמים זה לקבל מחזור ארוך יותר ולהמשיך הלאה. הנקודה היא שאי אפשר להתייחס לעובש כמסה תרמית אחידה אחת.
בקרת אשד עוזרת. ה-TCU שלך מנטר את טמפרטורת העובש באמצעות צמד תרמי ומתאים את מיקום שסתום הזרימה או הערבוב כדי לשמור על נקודת ההגדרה. עובד היטב עבור-מצב יציב. לא עוזר הרבה לפרץ החום-החולף כאשר פלסטיק של 300 מעלות פוגע בחלל, ואז ההתקררות ההדרגתית- ואז פרץ נוסף. המסה התרמית של הפלדה עושה את רוב העבודה ומחליקה את זה.
Variothermal אמיתי אבל יקר. טמפרטורת פני השטח של תבנית רכיבה על אופניים גבוהה לפני המילוי, ואז מורידה אותה במהירות לקירור. ראיתי את זה מבטל קווי ריתוך בחלקים-בבהירים. ראיתי גם שהוא מוסיף $80,000 לתוכנית כלים ושישה חודשים של זמן פיתוח. עבור היישום המתאים-מחלקה א' פנים רכב, מכשיר רפואי עם אפס-דרישה לקוסמטיקה-זה עשוי לעפרון. עבור רוב העבודות, זה לא.
מה שבעצם חשוב
אחרי כל השנים האלה, הנה מה שאני אומר למהנדסים צעירים יותר: קודם כל תבינו את היסודות הנכונים. שמור את קווי המים שלך בתוך 2D של פני השטח איפה שאתה יכול. הפעל מספיק זרימה כדי להישאר סוער. אל תיתן למעגלים להתארך כל כך שעליית הטמפרטורה הורגת אותך - 10 מעלות דלתא מקסימום מכניסה לשקע היא יעד טוב. איזון המעגלים שלך כך שכולם יראו הגבלה דומה.
עשה את הדברים האלה ותפתור 80% מבעיות הקירור שלך. ב-20% הנוספים מתרחשת העבודה המעניינת. זה המקום שבו אתה עשוי להזדקק לקונפורמי, או נחושת, או וריוטרמי, או איזה שילוב שאף אחד לא ניסה קודם לכן.
הכלים קיימים. הספקים קיימים. הידע קיים. מה שעושה את ההבדל הוא לקחת את הזמן לחשוב על זרימת החום בחלק הספציפי שלך, התבנית הספציפית שלך, התהליך הספציפי שלך. שום סימולציה לא מחליפה את זה. שום כלל אצבע לא מכסה כל מקרה. אתה צריך לעשות את העבודה.
עשרים-שלוש שנים במקצוע הזה ואני עדיין לומד. זה החלק הכי טוב או הכי גרוע, תלוי ביום.