Chłodzenie impulsowe - nowoczesna metoda odbioru ciepła z formy wtryskowej.

W artykule przedstawiono chłodzenie impulsowe form wtryskowych, którego zastosowanie umożliwia skrócenie czasu cyklu przy jakości detali z reguły lepszej niż w metodzie tradycyjnej.

I.                   Podstawy teoretyczne.

Z pośród trzech rodzajów wymiany ciepła, przewodzenia, konwekcji i promieniowania, odbiór ciepła z formy wtryskowej odbywa się głównie poprzez przewodzenie, którego wielkość jest określona wzorem:

Z wzoru wynika prosty wniosek, że ilość odprowadzanego ciepła jest wprost proporcjonalna do m.in. różnicy temperatur ścianek w miejscu dostarczania ciepła i jego odbioru. Ta prawidłowość legła u podstaw systemu impulsywnego chłodzenia.

II.                Zasada działania metody.

W metodzie tradycyjnej, woda lub olej przepływa w sposób ciągły przez układy chłodzące formy wtryskowej. Temperatura ścianki przy gnieździe zmienia się cyklicznie (górna część rys.1.). Przy przetwórstwie wielu tworzyw temperaturę formy utrzymuje się na poziomie kilkudziesięciu stopni Celsjusza a nawet wyżej.

W metodzie impulsywnego chłodzenia stosuje się wodę o niskiej temperaturze na ogół poniżej 10⁰C. Powoduje to, że czas odprowadzenia danej ilości ciepła jest krótszy niż w metodzie tradycyjnej. Dla zdecydowanej większości produkowanych wyprasek, skrócenie w ten sposób czasu chłodzenia nie wpływa negatywnie na ich jakość, a często ją poprawia. Czujnik temperatury umieszczony jest w formie możliwie blisko gniazda i przekazuje jej wartość do sterownika, który włącza lub wyłącza w odpowiednim momencie zawory wodne. Na rys.1. pokazano obydwie metody chłodzenia formy.

Rys.1. Odprowadzenie ciepła w metodzie tradycyjnej i w metodzie chłodzenia impulsowego.

Do efektywnego prowadzenia procesu potrzebny jest sterownik mikroprocesorowy. Sterownik, oprócz prawidłowej pracy w czasie normalnie przebiegającego procesu wtryskiwania, powinien odpowiednio kierować pracą zaworów w czasie rozruchu i sytuacji awaryjnych. W czasie rozruchu formy, do momentu osiągnięcia przez nią  założonej temperatury zawory są zamknięte. W razie osiągnięcia temperatury powyżej założonej, oprócz sygnalizacji stanu awaryjnego, chłodzenie odbywa się w sposób ciągły do czasu uzyskania poprawnej temperatury formy.

Rozbudowane formy wtryskowe mają wiele obiegów chłodzących. Stosowanie impulsowego chłodzenia umożliwia utrzymanie dowolnych temperatur w poszczególnych obiegach mimo zasilania ich wodą o jednakowej temperaturze wejściowej. Umożliwia także utrzymanie jednakowej temperatury we wszystkich obiegach pomimo różnego obciążenia cieplnego. Zostało to pokazane na rys.2.

Rys.2. Jedna z możliwości zastosowania chłodzenia impulsowego.

Metodę impulsywnego chłodzenia zastosowano już w wielu przypadkach,  m.in. przy produkcji pedału gazu dla samochodu VW Golf z tworzywa PA 6.6 + włókno szklane. Uzyskano redukcję czasu cyklu o ok. 25% przy lepszej jakości detalu.

Przy opracowaniu artykułu korzystano z materiałów firm Wieder GmbH International i Ferromatik Milacron. 

---