制模工程師認(rèn)為好的冷卻設(shè)計是工具車間的報價表中本來就有的。工具車間通常不優(yōu)先考慮模具冷卻,其設(shè)計者也不一定對熱傳輸問題非常在行。他們的長處是切割鋼鐵并以盡可能經(jīng)濟的方法生產(chǎn)模具。每一方都認(rèn)為另一方負(fù)責(zé)而實際上哪一方都沒有負(fù)責(zé),這個工業(yè)鏈中的斷層導(dǎo)致的是一種潛在的成本。部件冷卻不足會增加循環(huán)時間、廢料和尺寸問題。
毫無疑問,模具冷卻重要的并且完全在我們控制之中的一點是冷卻劑的流速?;貞浺幌聼醾鲗?dǎo)率圖表,水(靜止的)傳熱效率不及P20鋼的1/50。因此,水在熱傳輸問題上是一個限制因素。然而,流動著的水因為湍流有相當(dāng)好的傳熱性能。湍流使得冷卻劑能夠混合并能把熱量從冷卻通道驅(qū)散。湍流可以從雷諾數(shù)計算而得。這是一個以通道直徑、冷卻劑速度和冷卻介質(zhì)粘度為基礎(chǔ)的沒有單位的值。大于5,000表示湍流和的傳熱性能。湍流越多,傳熱效率越好。
在模腔中布置冷卻管線和型芯鋼時請考慮實際的部件結(jié)構(gòu)。司空見慣的作法是,管線的布置在所有其他的設(shè)計問題之后,并且通常沒有通過好的管線布置使冷卻達(dá)到的這個選擇余地。請在設(shè)計的早期階段預(yù)先考慮這些問題。如果部件有較厚部分,那么請考慮把該管線布置得稍微靠近墻壁一點或者布置兩個小直徑管線代替一根管線。深型芯的冷卻一直是一個難題。隨著部件的冷卻,它將向型芯上收縮并脫離模腔。因此,80%的冷卻來自型芯鋼。然而型芯的表面與體積比?。ㄅc模腔比較而言),并且在這個狹窄的空間里獲得充足的冷卻水非常難。這可以解釋為什么很多型芯運行時溫度很高。
壓降越大,模具溫度調(diào)節(jié)器中要求的泵的功率也越大,這樣才能使流速保持一致。相反,如果現(xiàn)存系統(tǒng)中的限制物可以被消除,那么泵能提供的GPM就更多(這是自由熱傳輸)。這就好比一輛獲得了更大里程的氣動汽車。
理解從模具溫度調(diào)節(jié)器上可獲得的GPM的一個誤解是供貨商只提供泵曲線。工具車間永遠(yuǎn)不會提供工具的系統(tǒng)曲線。比如,一臺額定容量為25psi的40GPM泵并不表示它能產(chǎn)生40GPM。該工具的壓降不知道,所有的軟管接點也不知道。這個很容易判斷,實際上,所有的工具車間都應(yīng)該在向模具制造商發(fā)貨時提供這個數(shù)據(jù)。泵是發(fā)動機而工具是車體。這兩者之間必須相互匹配以便判斷所得到的性能。大的重型車上配一個小的發(fā)動機將無法工作。同樣地,過小的溫度調(diào)節(jié)器泵在多限制物的大工具中不會產(chǎn)生湍流。工具特性曲線必須與泵的曲線相匹配。