52

JESIEŃ-ZIMA 2003

JESIEŃ-ZIMA 2003

53

Od mitologii do technologii

Mit 1:

Wystarczy tylko jeden obieg chłodzenia w kadej

połówce formy.
W kadej formie są co najmniej trzy strefy wymagające innych
warunków chłodzenia:
a) strefa chłodzenia powierzchni formującej wypraskę (gniazda
lub/i rdzenia),
b) strefa chłodzenia korpusu stałego formy,
c) strefa chłodzenia korpusu ruchomego formy.
Dlaczego jest to konieczne? W pierwszym przypadku kanały
chłodzące odbierają strumień ciepła generowany z wtryskiwa-
nego tworzywa do formy. Pozwala to na ustalenie czasu chło-
dzenia oraz właściwości fizycznych wypraski (wytrzymałości,
skurczu, wyglądu powierzchni itp.). Z kolei dwie pozostałe strefy
mają za zadanie zachowanie jednakowej temperatury korpusu
stałego i ruchomego formy. Jest to istotne z punktu widzenia po-
prawnej pracy formy, poniewa zapobiega się w ten sposób nie-
kontrolowanym zmianom wymiarowym formy związanym z roz-
szerzalnością cieplną. Jeeli w formie stosowane są systemy go-
rącokanałowe (GK), to konieczne są następne strefy chłodzenia
dla płyt otaczających systemy GK. Wane jest, aby temperatura
płyt była na jednakowym poziomie. Suwaki i wyciągane rdzenie
powinny równie posiadać swoje strefy chłodzenia.

Złota reguła:

Strefy chłodzenia odbierające strumienie

ciepła o rónej intensywności naley oddzielać od siebie.
Strefy takie nie mogą być łączone w szereg.

Mit 2:

Łączenie kanałów chłodzących wewnątrz formy

jest dobrym rozwiązaniem.
Łączenie kanałów chłodzących wewnątrz formy jest tzw. sztyw-
nym rozwiązaniem. Decydując się na takie rozwiązanie naley
łączyć ze sobą strefy o tej samej średnicy kanałów i jednako-
wym odbiorze ciepła.
Lepszym rozwiązaniem jest łączenie kanałów za pomocą giętkich
przewodów na zewnątrz formy. Dzięki temu podczas prób tech-
nologicznych istnieje moliwość precyzyjnego sterowania nie tyl-
ko temperaturą przepływającego medium, ale take drogą prze-
pływu w celu uzyskania optymalnych właściwości wypraski.
Szeregowe łączenie kanałów o rónych średnicach jest niewłaści-

we, poniewa przepływ wody będzie dławiony przez kanał o naj-
mniejszej średnicy. Warunki takie wywołują spadek odbioru cie-
pła, co wpływa często na wydłuenie czasu chłodzenia (nieefek-
tywność produkcji). Równoległe łączenie kanałów chłodzących
mona wykonywać wtedy, gdy mają one tą samą średnicę oraz
jednakową ilość ciepła do odebrania.

Złota reguła:

Lepiej łączyć kanały na zewnątrz formy.

Kanały chłodzące o rónych średnicach nie powinny być
łączone w szereg.

Mit 3:

Stosując termostat do regulacji temperatury for-

my, łącz obiegi wodne w szereg zamiast równolegle co
pozwoli na lepszą kontrolę temperatury.
Mit ten jest propagowany przez niektórych producentów termo-
statów, w sytuacji gdy ich urządzenia nie są w stanie wywołać
odpowiedniej intensywności przepływu.
Termostat połączony równolegle do kontrolowanych obiegów chło-
dzenia zapewni równomierne i większe natęenie przepływu, dzię-
ki czemu system termostatowania będzie działał szybciej i bardziej
stabilnie, ni podczas połączenia szeregowego.

Złota reguła:

Naley stosować takie rozwiązania, któ-

re zwiększą natęenie przepływu medium chłodzącego.

Mit 4:

Lepszy efekt chłodzenie formy zapewniają kana-

ły o małych średnicach (6 mm lub mniej).
Stwierdzenie to jest zarówno prawdziwe jak i fałszywe a pocho-
dzi z badań doświadczalnych przeprowadzonych na podsta-
wie błędnych załoeń.
Jedno z takich badań opisywało wpływ stałego natęenia prze-
pływu chłodziwa przepływającego przez kanały o rónej śred-
nicy połączone w szereg. Poniewa szybkość przepływu w ka-
nałach o większej średnicy była niewystarczająca do uzyskania
przepływu turbulentnego, dlatego wyniki badań ograniczały się
właściwie do porównania rónic pomiędzy przepływem lami-
narnym i turbulentnym. Stąd pośredni wniosek, e im mniejsza
średnica kanałów tym większa zdolność chłodząca. Z drugiej

„W kadym środowisku, równie wśród konstruktorów form
wtryskowych funkcjonują mity dotyczące projektowania ukła-
dów chłodzenia. Projektowanie jest kompromisem, w tym przypadku pomię-
dzy rozmieszczeniem kanałów chłodzących a pozostałych elementów funk-
cjonalnych formy (wypychaczy, rdzeni formujących itp.). Forma, w której ka-
nały chłodzące rozmieszczone są w sposób optymalny pozwala na inten-
sywne i równomierne chłodzenie wypraski. Dzięki temu moliwe jest skró-
cenie czasu cyklu oraz zmniejszenie ilości wybrakowanych wyrobów. Poniej
przedstawiono dwanaście mitów, które funkcjonując w środowisku utrudnia-
ją poprawne wykonanie formy z punktu widzenia chłodzenia wypraski.

TO NIE MAGIA TO TECHNIKA

52

JESIEŃ-ZIMA 2003

JESIEŃ-ZIMA 2003

53

zaś strony, zdolność do odbioru ciepła przez kanał chłodzący
jest proporcjonalna do pola jego powierzchni – im większa śred-
nica kanałów tym większa powierzchnia odbioru ciepła.

Złota reguła:

Im większe średnice kanałów tym lepiej.

Stosując większe średnice kanałów chłodzących naley
stosować takie prędkości przepływu medium chłodzą-
cego, które pozwolą uzyskać przepływ turbulentny a więc
zwiększyć odbiór ciepła.

Mit 5:

Większa ilość kanałów chłodzących w formie daje

bardziej korzystne efekty.
Kanały chłodzące formę generalnie podzielone są na dwie grupy
– kanały chłodzące wypraskę oraz kanały chłodzące formę. Pierw-
sza grupa umieszczona jest w pobliu powierzchni formującej
(w pobliu gniazda lub rdzenia) i ma wpływ na czas cyklu.
Druga grupa kanałów znajduje się w płytach korpusu formy. Nie
ma ona wpływu na czas cyklu a jedynie na poprawność pracy
formy z punktu widzenia stabilności wymiarowej.

Złota reguła:

Zwiększ ilość kanałów chłodzących w

pobliu wypraski a nie w formie.

Mit 6:

Ilość ciepła wygenerowanego przez wypraskę

powinna równać się ciepłu odebranemu przez kanały
chłodzące.
Zaleca się konstruowanie kanałów chłodzących o zwiększonej
zdolności do odbioru ciepła. Łatwiej jest bowiem zmniejszyć
ich zdolność do chłodzenia (np. podnosząc temperaturę me-
dium chłodzącego) ni zwiększyć. Ponadto im większa zdol-
ność do odbioru ciepła przez kanały chłodzące tym bardziej
stabilnie jest chłodzona wypraska.

Złota reguła:

Naley konstruować kanały chłodzące

tak, aby ich zdolność do odbioru ciepła była większa ni
ilość ciepła generowana przez wypraskę.

Mit 7:

Im kanały chłodzące rozmieszczone są bliej po-

wierzchni formującej tym lepiej.
Powysza reguła słuszna jest dla wyprasek o małej grubości
ścianki (poniej 1,5 mm). Dla wyprasek o większej grubości
ścianki nie ma sensu zblianie kanałów do powierzchni formu-
jącej, poniewa o szybkości odbioru ciepła decyduje bardziej
mała przewodność cieplna wtryskiwanego materiału ni wyso-
ka przewodność cieplna metalu (materiału formy) który chło-
dzony jest przez medium.
W wielu przypadkach mona zrezygnować z krzywoliniowych
kanałów chłodzących równoodległych od powierzchni wypra-
ski (,,conformal cooling”) a wybrać klasyczne tj. uzyskane po-
przez wiercenie prostoliniowych otworów. Naley zauwayć, e
skomplikowane krzywoliniowe kanały chłodzące mogą być trud-
ne lub niepodatne na czyszczenie.

Złota reguła:

Nie naley wykonywać skomplikowane-

go systemu kanałów chłodzących, który nie przynosi
oczekiwanych zysków.

Mit 8:

Naley łączyć w szereg strefy chłodzenia o po-

dobnym odbiorze ciepła.
Rozwiązanie to nie jest korzystne, poniewa chłodziwo będzie
się systematycznie nagrzewać płynąc przez kolejne kanały. Ostat-
nia strefa będzie cieplejsza, z mniejszą zdolnością do odbiera-
nia ciepła od pierwszej, co spowoduje wydłuenie czasu cyklu.
Lepszym rozwiązaniem jest równoległe połączenie kanałów
chłodzących, jednake wymaga odpowiedniego natęenia prze-
pływu medium chłodzącego.

Złota reguła:

Naley łączyć równolegle strefy chłodze-

nia o podobnym odbiorze ciepła oraz ograniczać długość
drogi przepływu.

Mit 9:

Ciepłowody lub miedziane rdzenie chłodzące nie

zawsze działają poprawnie.
Głównym powodem problemów z tymi elementami chłodzącymi
jest nieumiejętność ich stosowania. Elementy te są transporterami
ciepła z jednego miejsca do drugiego. Naley rozmieszczać je w
ten sposób, aby jeden koniec znajdował się w pobliu powierzch-
ni formującej (smukłe rdzenie lub suwaki), a drugi wewnątrz trady-
cyjnego kanału chłodzącego. Naley zapewnić odpowiednio inten-
sywne warunki odbioru ciepła z ,,zimnego” końca ciepłowodu lub
miedzianego rdzenia dla prawidłowej pracy tych elementów.

Złota reguła:

Naley chłodzić ciepłowód lub miedzia-

ny rdzeń tak intensywnie, jak intensywnie jest on nagrze-
wany przez wtryskiwane tworzywo.

Mit 10:

Do chłodzenia rdzeni formujących lepiej stoso-

wać przegrodę ni rurkę w kanale chłodzącym.
Przy prawidłowej zabudowie obie metody są dobre. Najwaniejsze
jest, aby chłodziwo o najniszej temperaturze było kierowane w
okolice najbardziej gorących miejsc wypraski. Przegroda chło-
dząca w porównaniu do rurki wykazuje mniejszą równomierność
rozkładu temperatury powierzchni rdzenia, poniewa ciecz pły-
nie wzdłu przegrody po jednej stronie a wraca drugą.
Zaleca się stosowanie rurki chłodzącej szczególnie podczas wtry-
sku centralnego, poniewa wypraska chłodzona jest najinten-
sywniej w miejscu o najwyszej temperaturze. Naley odpowied-
nio dobierać średnicę rurki do średnicy otworu.
Przegrody i rurki chłodzące ograniczają przepływ chłodziwa
naley, więc zapewnić większe natęenie przepływu celem
zmniejszenia gradientu temperatury w strefie.

Złota reguła:

Dobierz przegrodę lub rurkę stosownie

do średnicy kanału.

TO NIE MAGIA TO TECHNIKA

54

JESIEŃ-ZIMA 2003

JESIEŃ-ZIMA 2003

55

Mit 11:

Termostat pokazuje temperaturę powierzchni

formującej.
Nic bardziej błędnego. Wskazania termostatu odnoszą się za-
wsze do temperatury medium chłodzącego, a nie do powierzch-
ni gniazda formującego.
Poniewa ilość ciepła oddawana przez wypraskę do formy jest
inna w kadym miejscu gniazda, dlatego temperatury powierzch-
ni formującej mają zrónicowane wartości. Ponadto temperatu-
ra powierzchni formującej równie zmienia się podczas cyklu
(inna jest w momencie wtrysku a inna w momencie wyrzucenia
wypraski).
Strumień ciepła oddawanego przez tworzywo jest absorbowany
przez metalowe ścianki formy, a następnie kierowany do kana-
łów chłodzących i do termostatu. Z punktu widzenia praktyki
produkcyjnej wygodnie jest posługiwać się parametrem tempe-
ratury medium chłodzącego podawanego na formę, ale nie jest
to parametr określający temperaturę powierzchni formującej.

Złota reguła:

Najwaniejsza jest temperatura powierzch-

ni formującej, a nie chłodziwa.

Mit 12:

Standardowe połączenia przewodów form są

najlepsze.
Projektując kanały chłodzące naley równie dobrać odpowied-
nią średnicę złączek oraz giętkich przewodów łączących strefy
chłodzenia. Nie naley ograniczać przepływu poprzez stosowa-
nie złączek lub przewodów o zbyt małych średnicach. Jeśli kon-
struktor decyduje się je zmniejszyć do pasujących standardów,
to jest odpowiedzialny za późniejsze problemy związane z prze-
pływem chłodziwa przez formę. Zmniejszenie przepływu, spo-
woduje mniej skuteczne chłodzenie i przedłuenie czasu cyklu.

Złota reguła:

Naley stosować złączki oraz giętkie prze-

wody o takim przekroju, który nie ogranicza przepływu
medium chodzącego w kanałach formy.

Opracował Mariusz Ambroziak
na podstawie magazynu REPS nr 8/2003 r. www.reps.com

TO NIE MAGIA TO TECHNIKA