Làm cách nào để chỉ định một trục ép nhiệt có mạch làm mát chủ động-tích hợp cho máy ép xử lý hỗn hợp?

Trong một-khu vực sản xuất hỗn hợp tốc độ cao, trục lăn không chỉ phải làm nóng sản phẩm mà còn phải làm nguội sản phẩm một cách chủ động và nhanh chóng đến nhiệt độ đúc an toàn. Nếu không làm mát được kiểm soát, thời gian của chu trình sẽ bị chi phối bởi sự đối lưu tự nhiên và sự suy giảm nhiệt chậm, làm giảm đáng kể công suất. Do đó, mạch làm mát tích cực phải được thêm vào thông số kỹ thuật của trục lăn như một yêu cầu quan trọng đối với tốc độ sản xuất ở quy mô công nghiệp.

Thiết kế của một hệ thống bảo dưỡng hỗn hợp tấm làm nóng mạch làm mát chủ động về cơ bản bị chi phối bởi tốc độ thoát nhiệt được điều chỉnh có thể được thực hiện mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tấm hoặc tính đồng nhất của nhiệt độ.

Định nghĩa các yêu cầu về chu trình nhiệt
Giai đoạn đầu tiên trong quá trình thiết kế một trục lăn có chức năng kép là xác định toàn bộ chu trình nhiệt độ.

Lịch trình chữa bệnh tổng hợp điển hình là:

Nhiệt độ để xử lý (ví dụ: 120–180 độ tùy thuộc vào hệ thống nhựa)

Giữ thời gian cho liên kết ngang-polyme đầy đủ

Kiểm soát làm mát đến nhiệt độ tháo khuôn (thường là 50-70 độ)

Giai đoạn làm mát thường là điểm nghẽn cổ chai trong một chu kỳ thời gian.

Một đặc tả phải xác định rõ ràng:

Yêu cầu tốc độ làm mát (ví dụ:. 180 độ trong 5 phút đến 60 độ )

Độ dốc nhiệt độ tối đa cho phép của bề mặt

Nhiệt độ cho phép vượt quá trong quá trình chuyển đổi

Nhiệt độ tối thiểu của khuôn đúc

Những đặc điểm này trực tiếp xác định thiết kế mạch làm mát bên trong.

Sơ đồ mạch làm mát chủ động
Thông thường hệ thống làm mát được tích hợp vào thân trục lăn như một mạng lưới các kênh được khoan.

Các kênh này thường được thực hiện với:

Kỹ thuật khoan súng

Kỹ thuật khoan lỗ sâu

Đường dẫn gia công CNC 3D nâng cao

Các kênh làm mát thường được đặt ở cấu hình giống hệt với các bộ phận làm nóng nhưng được bù đắp để tránh nhiễu nhiệt và hư hỏng cấu trúc.

Các đường gân của trục lăn phải bơm-nước lạnh vào tâm nóng của nó và bơm năng lượng nhiệt đi một cách hiệu quả, đồng thời duy trì độ ổn định cơ học.

Các biến hình học chính là:

Kích thước kênh

Khoảng cách các kênh

Độ sâu (bề mặt đến kênh)

Sơ đồ phân phối dòng chảy

Cấu hình đường dẫn (trở lại)

Tất cả các thông số đều ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt cũng như tính toàn vẹn của cấu trúc.

Sự cân bằng giữa thiết kế nhiệt và cơ khí
Về cơ bản, việc thiết kế các kênh làm mát là một vấn đề tối ưu hoá nhiều{0}}biến.

Cân nhắc về đường kính kênh
Các kênh lớn hơn cho phép dung lượng dòng chất làm mát cao hơn và tốc độ loại bỏ nhiệt cao hơn. Nhưng đường kính lớn có nghĩa là độ dày của mặt cắt ngang kim loại ít hơn, điều này có thể làm suy yếu cấu trúc tấm ép trước ứng suất nhiệt và cơ học.

Các kênh nhỏ hơn có độ bền vật lý cao nhưng có khả năng truyền nhiệt thấp do diện tích bề mặt thấp và dòng chảy thấp.

Vì vậy cần có sự cân bằng giữa:

Công suất làm mát

Độ bền kết cấu

Khả năng sản xuất

Chiến lược vị trí cho kênh
Việc sắp xếp kênh thường được tối ưu hóa thông qua CAD 3D và phân tích phần tử hữu hạn nhiệt (FEA).

Mô phỏng FEA được sử dụng để đánh giá:

Hồ sơ nhiệt độ làm mát

Tạo ra các điểm nóng

Độ dốc nhiệt độ bề mặt của trục lăn

Ứng suất kết cấu trong chu trình nhiệt

Mục đích là đạt được khả năng làm mát đồng đều với ít biến dạng và độ cứng cơ học đồng đều.

Giải thích thông số kỹ thuật hiệu suất làm mát
Thông số kỹ thuật đầy đủ phải xác định rõ các mục tiêu về hiệu suất thủy lực và nhiệt.

Tốc độ làm mát cần thiết
Tốc độ làm mát cần thiết là động lực chính cho thiết kế hệ thống.

Ví dụ:

Tốc độ làm mát 20-25 độ/phút có thể được yêu cầu đối với hệ thống chu trình nhanh

Trong các hệ thống có-độ chính xác cao, tính đồng nhất có thể quan trọng hơn tốc độ.

Tiêu chí này đặt ra tốc độ dòng chảy, hình dạng của kênh và kích thước của bộ trao đổi nhiệt.

Giới hạn về độ đồng đều nhiệt độ
Khi làm mát, phải ghi rõ chênh lệch nhiệt độ bề mặt lớn nhất cho phép.

Độ dốc quá cao có thể dẫn đến:

Bộ phận composite: Ứng suất nhiệt dư

Đã xử lý cong vênh laminate

Hiệu suất tháo khuôn không đồng đều

Việc thiết kế khoảng cách kênh và phân phối luồng thường được thúc đẩy bởi các mục tiêu đồng nhất.

Điều kiện vận hành và lựa chọn chất làm mát
Môi trường làm mát thường là chất lỏng có nước được điều chỉnh.

Các khả năng điển hình bao gồm:

Nước đã qua xử lý

Dung dịch nước{0}}glycol

Các thông số kỹ thuật chính là:

Nhiệt độ nước làm mát, đầu vào

Công suất làm mát có sẵn

Áp suất hệ thống tối đa

Khả năng tốc độ dòng chảy:

Dung sai chất gây ô nhiễm

Hệ thống thủy lực phải được thiết kế để hoạt động trong những hạn chế này và không vượt quá giới hạn giảm áp.

Hạn chế thủy lực và giảm áp suất
Lực cản dòng chảy là do các kênh làm mát đòi hỏi phải có sự điều chỉnh cẩn thận.

Thông số kỹ thuật nên nói:

Giảm áp suất tối đa cho phép qua trục lăn

Công suất bơm tối đa có sẵn

Yêu cầu cân bằng dòng chảy trên nhiều vùng

Giảm áp suất quá nhiều có thể gây ra:

Phân phối dòng chảy không đồng đều

Hiệu suất làm mát thấp hơn

Tăng cường sử dụng năng lượng để bơm

Vì vậy, hiệu suất nhiệt cũng quan trọng không kém hiệu suất thủy lực.

Thông số vật liệu và kết nối
Vật liệu dùng trong mạch làm mát phải tương thích với khả năng tiếp xúc lâu dài với chất làm mát.

Điều kiện tiên quyết phổ biến là:

Phụ kiện chống ăn mòn

Niêm phong tương thích cho glycol hoặc nước đã qua xử lý

Hiệu suất ổn định trong quá trình đạp xe nhiệt

Một ống góp kết nối nhanh thường được cung cấp để có thể dễ dàng tháo trục lăn ra khỏi hệ thống làm mát để bảo trì hoặc thay đổi công cụ.

Điều này mang lại sự linh hoạt hơn cho hệ thống trong các tình huống sản xuất với một số công cụ.

Tích hợp với hệ thống nhiệt
Trong phần lớn các máy ép bảo dưỡng composite, mạch làm mát được tích hợp với các bộ phận làm nóng bằng điện được nhúng.

Điều này phải được tách biệt cẩn thận để tránh:

quần đùi giữ ấm-

Sự nóng lên cục bộ xung quanh các kênh

Sự giãn nở nhiệt không đồng đều

Hệ thống sưởi ấm và làm mát thường được mô hình hóa chung trong mô phỏng, để đảm bảo sự chuyển tiếp suôn sẻ giữa các giai đoạn sưởi ấm và làm mát.

Vai trò của phân tích phần tử hữu hạn trong thiết kế
FEA nhiệt là một thành phần quan trọng trong việc xác định:

Bố cục kênh

Độ sâu của kênh

Đường kính kênh

Sơ đồ phân phối dòng chảy

Các mô phỏng có tính đến các tình huống nhất thời như:

Giai đoạn hâm nóng

Giữ giai đoạn chữa bệnh

Giai đoạn làm mát-bắt buộc nhanh chóng

Do đó, hiệu suất nhiệt và tính toàn vẹn của cấu trúc được duy trì trong toàn bộ chu trình hoạt động.

Suy nghĩ cuối cùng
Một trục lăn có hệ thống làm mát tích hợp đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp thiết kế nhiệt và thủy lực. Hệ thống bảo dưỡng hỗn hợp tấm làm nóng mạch làm mát chủ động cần phải được thiết kế để đảm bảo làm mát được kiểm soát nhanh chóng trong khi vẫn duy trì độ bền của tấm, tính đồng nhất về nhiệt độ và độ bền-lâu dài.

Phân tích phần tử hữu hạn và CAD 3D đã cải thiện các kênh được khoan bên trong để kiểm soát chính xác tốc độ loại bỏ nhiệt. Các thông số kỹ thuật về hiệu suất làm mát (tốc độ làm mát, giới hạn độ dốc nhiệt độ, đặc tính chất làm mát và giới hạn giảm áp suất) quyết định hình dạng tổng thể và thiết kế thủy lực của hệ thống.

Trục lăn được làm mát tích cực là một thiết bị nhiệt được tích hợp đầy đủ với cả hoạt động sưởi ấm và làm mát trong một hệ thống được điều chỉnh. Thiết kế này cho phép giảm đáng kể thời gian của chu trình bảo dưỡng composite, trong khi vẫn duy trì được độ ổn định của quy trình. Trục lăn là một thiết bị truyền nhiệt thực sự, có khả năng vừa làm nóng vừa làm mát, liên tục đáp ứng nhu cầu sản xuất composite hiệu suất cao-.