如何提高模具冷卻效率？

通過采用優(yōu)秀的工藝冷卻技術(shù)，模具制造商可以優(yōu)化模具性能。無論是對于一個生產(chǎn)量相對較低的精密模具，還是一個專為高生產(chǎn)運行而設(shè)計的簡單模具，對于模具制造商來說，模具冷卻是必要的措施。

原因很清楚:冷卻過程及其相關(guān)的數(shù)據(jù)點，包括流量、壓力和溫度，在優(yōu)化模具效率方面發(fā)揮著重要的作用，這就意味著減少了循環(huán)次數(shù)。為了保持競爭力，模具制造者必須優(yōu)化模具冷卻系統(tǒng)，以提高效率，記錄使用的數(shù)據(jù)以達到效率。

幸運的是，優(yōu)秀的工藝冷卻技術(shù)可以以閉環(huán)流體冷卻器的形式，以及在每臺機器上的組合冷卻器/溫度控制單元(TCU)。這樣一個集成的系統(tǒng)可以幫助模具制造商更容易地優(yōu)化模具以提高效率。更具體地說，與傳統(tǒng)的中央冷卻系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在溫度控制方面提供了更大的靈活性。它還提供恒定的水壓力和流向冷卻過程。最終的結(jié)果是能夠優(yōu)化工具以獲得最大的結(jié)果。

一、模具冷卻基礎(chǔ)知識

冷卻過程通常消耗一個成型周期的60%到70%。簡單地說，模具冷卻過程中，沒有任何其他的事情發(fā)生。因此，減少所需冷卻時間的能力，就意味著循環(huán)時間的指數(shù)下降，這意味著改進的生產(chǎn)和更好的生產(chǎn)效率。

歸根結(jié)底，要保持產(chǎn)品質(zhì)量，從循環(huán)到循環(huán)，甚至是空腔到空腔，在達到生產(chǎn)目標的同時，還要保持產(chǎn)品質(zhì)量。在需要關(guān)鍵部件的行業(yè)中，驗證是強制性的，比如醫(yī)療、航空航天和其他應用領(lǐng)域。然而，即使在不那么重要的應用——比如瓶蓋上，驗證也同樣重要——因為在數(shù)百萬個零件上僅存幾分錢的能力，仍然會帶來可觀的利潤。

簡單地說，冷卻系統(tǒng)的功能是將熱量從模具中除去。關(guān)鍵工藝冷卻參數(shù)包括冷卻系統(tǒng)容量、冷卻劑壓力和冷卻劑溫度。這些因素有助于確定每個模具的最佳操作點，因為它們決定了熱量傳遞的效率，因此也決定了最佳的周期時間。

模具制造商應該告訴他們的客戶，在特定的周期中使用什么參數(shù)來達到工具的質(zhì)量。特定數(shù)據(jù)應該包括能力用于模具驗證,冷卻劑類型(水或水/乙二醇混合物),模具冷卻液供應壓力,流量從每個模具的冷卻系統(tǒng)和單個流電路、溫度的冷卻液供應工具,和溫差工具,每個單獨的冷卻回路。工具的溫度越低，工具的效率越高，因為這個數(shù)字表示高流量和紊流。

二、模具冷卻方法

正如前面提到的，模具制造商可以使用多種方法來為模具提供冷卻過程。傳統(tǒng)的方法通常包括一個中央過程冷卻配置，它采用開放式冷卻塔的形式，或空氣或水冷中央冷卻器。然而，這些方法往往無法識別和驗證優(yōu)化模型以達到峰值效率所需的特性。它們也可以阻礙盈利。

一個開放式的冷卻塔直接向機器和模具提供冷卻水。冷卻塔通過讓一小部分水蒸發(fā)到流動的空氣中，從而為其余的水流提供重要的冷卻，從而提取熱量。但是，如果冷卻塔被用作中央系統(tǒng)，它就不能有效地控制過程冷卻水的溫度，因為它不能提供低于它能產(chǎn)生的環(huán)境的濕球溫度。換句話說，大氣越潮濕，冷卻塔的容量就越低。

與蒸發(fā)冷卻塔有關(guān)的另一個挑戰(zhàn)是水質(zhì)差，這導致了在模具冷卻通道內(nèi)的污染和縮放。由于比例的積累起到了絕緣體的作用，防止水從工具中“擦洗”熱量，因此降低了熱量傳遞的效率。因此，需要頻繁的機械拆卸。

露天系統(tǒng)也會增加水源性疾病的風險，因為在一個冷卻塔的水池中通常會出現(xiàn)停滯的水為生物有機體的生長提供了理想的條件，也為被污染的水提供了可能的條件。

為了避免與臟水有關(guān)的問題，一些模具制造商安裝了空氣冷卻冷卻機來冷卻模具和機器?？諝饫鋮s的冷卻劑使用環(huán)境空氣通過制冷劑循環(huán)除去熱量，類似于家用的空調(diào)，它可以除去空氣中的熱量，并在室外消散。然而，由于這種空氣冷卻的冷卻機依靠環(huán)境空氣來消除過程中的熱量，這種設(shè)置是昂貴的。環(huán)境空氣溫度越高，壓縮機冷凝溫度越高，因此壓縮機的效率越低，提供冷卻水所需的電能就越多。

空氣冷卻式冷水機組的設(shè)置也增加了復雜性，因為一些操作可能需要比空冷式冷水機組所提供的溫度更高。這種增加的冷卻溫度將由模具設(shè)計和所需的周期時間決定。在這種情況下，需要一個TCU來增加冷卻溫度，從而優(yōu)化這個工具。之前冷卻過的水的需要也增加了能源消耗的運營成本。

除了補償合適的溫度外，模具制造者也必須解決這樣的現(xiàn)實:水壓力(因此流量)將會上升和下降，因為被冷卻的機器的數(shù)量在不斷地下降，無論采用哪種傳統(tǒng)的中央過程冷卻配置。在過程冷卻過程中，壓力和流動的波動類似于在住宅中使用水時發(fā)生的波動。

越來越多的模具制造商正在轉(zhuǎn)向集成的閉環(huán)過程冷卻系統(tǒng)，這些系統(tǒng)集成了中央流體冷卻器和每臺機器上的混合冷卻劑/tcu。一個這樣的集成系統(tǒng)使用一個閉環(huán)流體冷卻器和一個預冷卻室來冷卻從成型機器中循環(huán)的水。這個系統(tǒng)的過程如下:

1、在預冷室中，在高的環(huán)境溫度條件下，一股細水霧被沖進進入的氣流中。

2、霧在瞬間蒸發(fā)，冷卻空氣，然后在冷卻的線圈中，帶著過程水。

4、這個過程將溫度降低到或低于設(shè)定的溫度。冷卻后的水被重新循環(huán)到設(shè)備的成型機器上。

5、基于微處理器的控制器會自動保持目標的冷卻溫度。

這個閉環(huán)系統(tǒng)，消除了與臟水有關(guān)的問題，它比傳統(tǒng)的配置使用更少的水和能量，因為它將冷卻塔和空氣冷卻的冷卻裝置排除在方程式之外。

閉環(huán)流體冷卻器和聯(lián)合冷卻機/tcu也提供了簡單和節(jié)約成本，而不是冷卻/中央冷卻/tcu配置，因為需要更少的設(shè)備。更少的水和能源消耗也可以轉(zhuǎn)化為節(jié)約系統(tǒng)的生命。此外，與冷卻塔相關(guān)的維修費用也被取消，這主要是由于化學處理系統(tǒng)的成本降低。

集成系統(tǒng)的關(guān)鍵是機器端組合冷卻系統(tǒng)，其中包括封裝的水冷式制冷系統(tǒng)，根據(jù)機器的不同，在一個緊湊的櫥柜內(nèi)安裝了一個或兩個TCU電路。這樣的解決方案提供了靈活性，因為每個chiller/tcu都專注于自己的成型媒體，并且獨立于其他單元進行操作。它將模具與設(shè)備的其余部分分離開，一個高流量的流程泵送水給每臺機器，確保了整個模具的穩(wěn)定的供應壓力、溫度和輸送。

組合的冷凝器/tcu還能獨立控制每個模具的一半，并提供精確的加熱和冷卻的要求。用戶可以調(diào)整每個區(qū)域的溫度，以達到從48度(非乙二醇系統(tǒng))到195度的溫度。另外，將冷卻劑/tcus與伺服比例相結(jié)合，三種溫度控制閥提供一致和精確的溫度控制，可以為給定的模具和特定的材料提供精確的溫度設(shè)定。這些閥門緊密地控制著從制冷回路中流向模具的冷水的數(shù)量。與內(nèi)部加熱器的緊密控制相結(jié)合，溫度可以在設(shè)定的0.5度范圍內(nèi)平穩(wěn)地上下波動。

集成閉環(huán)系統(tǒng)的另一個好處是“免費冷卻”，這意味著中央流體冷卻器在必要的溫度下提供水，而無需使用冷水，從而節(jié)約了大量的能源。此外，該機組自動循環(huán)關(guān)閉壓縮機，以滿足精確的溫度要求，只提供制冷所需的制冷量。干凈的水中央冷卻器提供了剩余的負荷，而不需要冷藏。對冷卻機使用的能源密集型壓縮機的需要大大減少，節(jié)省了成本。

為了保持競爭力，模具制造者必須專注于他們能加快循環(huán)時間的方法，從模具設(shè)計到開燈/開/退出率以及兩者之間的所有東西。那些特別關(guān)注冷卻過程的人會發(fā)現(xiàn)，他們可以為他們的客戶增加價值，同時提高他們的盈利能力。

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