制模工程師認(rèn)為好的冷卻設(shè)計(jì)是工具車(chē)間的報(bào)價(jià)表中本來(lái)就有的。工具車(chē)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(wèn)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(méi)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(wèn)題。
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。
隔板和起泡器在結(jié)構(gòu)和目的上是非常相似的。兩者都從局部的冷卻通道中汲取冷卻水并把它分配到像型芯這樣難以抵達(dá)的部位。在隔板中,水流入鉆制通道再流入型芯中心。通道被一個(gè)鋼制隔板分成兩半,這使水能從一側(cè)流入并從另一側(cè)返回。隔板沒(méi)有抵達(dá)通道底端,從而允許水流通過(guò)。好的結(jié)構(gòu)能保證半塊隔板的橫截面積最小。這可以使局部流速達(dá)到從而形成湍流。
GPM——或者局部冷卻劑壁流速度——是優(yōu)化模具冷卻最重要的因素,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(guò)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(guò)大,這個(gè)增量會(huì)引起部件尺寸不穩(wěn)定。
