制模工程師認(rèn)為好的冷卻設(shè)計(jì)是工具車間的報(bào)價(jià)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(jì)者也不一定對(duì)熱傳輸問題非常在行。他們的長(zhǎng)處是切割鋼鐵并以盡可能經(jīng)濟(jì)的方法生產(chǎn)模具。每一方都認(rèn)為另一方負(fù)責(zé)而實(shí)際上哪一方都沒有負(fù)責(zé),這個(gè)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(huì)增加循環(huán)時(shí)間、廢料和尺寸問題。
為了形成一個(gè)穩(wěn)定的部件,這個(gè)等量的熱能必須被除掉。根本上講,輸出的能量必須與輸入的能量相等。注意所有晶體材料的塑化要求的熱能幾乎是非晶體樹脂的一倍。這在熔體準(zhǔn)備時(shí)通常沒有問題,盡管給料螺桿結(jié)構(gòu)會(huì)影響熔體的準(zhǔn)備。但是,對(duì)于烯烴材料而言兩倍的熱量必須被除掉,而且就具有競(jìng)爭(zhēng)性的非晶體樹脂而言通常還是在同一個(gè)循環(huán)時(shí)間內(nèi),它確實(shí)含有這一層意思。因此,這種工具對(duì)烯烴樹脂就要求較多的模具冷卻以使循環(huán)時(shí)間保持競(jìng)爭(zhēng)性。這些樹脂的結(jié)晶度使這一點(diǎn)成為一個(gè)非常重要的問題,因?yàn)槌裏崴俣忍龝?huì)影響晶體增加并影響制成品的翹曲和尺寸的穩(wěn)定性。
從上表中可以看出,典型模具材料的熱傳導(dǎo)率(K)有很大的差異。K是熱量能夠在材料中行進(jìn)(傳輸)的速度。這個(gè)值越高,熱量的傳輸就更加有效。這個(gè)單位僅僅表示每單位時(shí)間可測(cè)量的熱的數(shù)量,其他的特性保持不變。
銅是一種非常的傳熱材料(是P20的10倍),鋁也是。然而,兩種材料都比較軟,都不用于大批量的生產(chǎn)工具。鈦是一種熱傳導(dǎo)率非常低的硬金屬。這種較差的熱傳導(dǎo)特征使得它能有效地用作熱轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的絕緣板。如果在某關(guān)鍵區(qū)域要求的熱傳輸量很大,鈹銅合金是的,它結(jié)合了傳熱性能和硬度兩個(gè)特征。
GPM——或者局部冷卻劑壁流速度——是優(yōu)化模具冷卻重要的因素,這一點(diǎn)是已經(jīng)確認(rèn)了的。那么,是什么阻礙著對(duì)GPM的優(yōu)化?答案是壓降。流道中任何不必要的限制都能降低GPM。每一個(gè)軟管接頭、彎管、扭接軟管、軟管過長(zhǎng)等等,都能構(gòu)成壓力損失的因素,因此,降低了GPM。限制物和壓降太多會(huì)使GPM接近于0。一旦流量達(dá)到如此地步,再也不會(huì)有湍流產(chǎn)生,熱量傳輸會(huì)大幅度降低。要平衡輸出、輸入能量,回流冷卻水溫度要上升。由于部件兩側(cè)的溫度變量過大,這個(gè)增量會(huì)引起部件尺寸不穩(wěn)定。