چگونه یک صفحه گرمایش با یک مدار خنک کننده داخلی{0} برای یک پرس پخت کامپوزیت مشخص کنیم؟

در یک سلول تولیدی کامپوزیت با سرعت بالا، صفحه نه تنها باید مورد را گرم کند، بلکه باید به طور فعال و سریع آن را تا دمای قالب گیری مطمئن خنک کند. بدون خنک‌سازی کنترل‌شده، زمان سیکل تحت سلطه همرفت طبیعی و تخریب حرارتی کند است که توان عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. بنابراین، یک مدار خنک کننده فعال باید به عنوان یک نیاز اساسی برای نرخ تولید در مقیاس صنعتی به مشخصات صفحه اضافه شود.

طراحی سیستم خنک‌کننده کامپوزیت صفحه گرمایش مدار خنک‌کننده فعال اساساً با نرخ تخلیه گرمای تنظیم‌شده کنترل می‌شود که ممکن است بدون به خطر انداختن یکپارچگی صفحه یا یکنواختی دما انجام شود.

تعریف الزامات سیکل حرارتی
اولین مرحله در طراحی یک صفحه{0}دوکاره، مشخص کردن کل چرخه دما است.

برنامه های درمان مرکب معمولی عبارتند از:

حرارت دادن به دمای پخت (به عنوان مثال، 120-180 درجه بسته به سیستم رزین)

زمان ماندن برای پیوند متقابل-پلیمر کامل

خنک کننده کنترل شده تا دمای قالب گیری (معمولاً 50-70 درجه)

مرحله خنک کننده اغلب گلوگاه در یک زمان چرخه است.

یک مشخصات باید به صراحت مشخص کند:

سرعت سرمایش مورد نیاز (مثلاً{1}} درجه در 5 دقیقه تا 60 درجه)

حداکثر گرادیان دمایی مجاز یک سطح

بیش از حد مجاز دما در طول تغییر

قالب گیری قالب گیری حداقل دمای

این ویژگی ها به طور مستقیم طراحی مدار خنک کننده داخلی را تعیین می کنند.

نمودار مدار خنک کننده فعال
معمولاً سیستم خنک کننده به عنوان شبکه ای از کانال های حفر شده در بدنه صفحه تعبیه می شود.

این کانال ها معمولا با موارد زیر ساخته می شوند:

تکنیک های حفاری با تفنگ

تکنیک های حفاری سوراخ عمیق

مسیرهای پیشرفته ماشینکاری سه بعدی CNC

کانال‌های خنک‌کننده عموماً در پیکربندی یکسان با عناصر گرمایشی قرار می‌گیرند، اما برای جلوگیری از تداخل حرارتی و تخریب ساختاری، تنظیم می‌شوند.

رگه‌های صفحه باید آب سرد{0}}را به قلب داغ آن پمپ کنند و انرژی حرارتی را به طور مؤثری تخلیه کنند و در عین حال پایداری مکانیکی را حفظ کنند.

متغیرهای هندسی اصلی عبارتند از:

اندازه کانال

فاصله کانال ها

عمق (از سطح به کانال)

طرح توزیع جریان

پیکربندی مسیر (بازگشت)

تمام پارامترها بر عملکرد حرارتی و همچنین یکپارچگی سازه تأثیر می گذارند.

مبادلات طراحی حرارتی و مکانیکی
طراحی کانال های خنک کننده اساساً یک مشکل بهینه سازی چند متغیره-است.

ملاحظات برای قطر کانال
کانال‌های بزرگتر ظرفیت جریان خنک‌کننده بالاتر و نرخ حذف حرارت بالاتر را ممکن می‌سازد. اما قطر بزرگ به معنای ضخامت کمتر سطح مقطع فلز است که می تواند ساختار صفحه را در برابر تنش های حرارتی و مکانیکی ضعیف کند.

کانال های کوچکتر از نظر فیزیکی قوی هستند، اما به دلیل سطح کم و جریان کم، توانایی انتقال حرارت کمی دارند.

بنابراین نیاز به تعادل بین:

ظرفیت خنک کننده

استحکام ساختاری

قابلیت ساخت

استراتژی مکان‌یابی برای کانال‌ها
آرایش کانال معمولاً از طریق CAD 3D و تحلیل المان محدود حرارتی (FEA) بهینه می شود.

شبیه سازی FEA برای ارزیابی استفاده می شود:

مشخصات دمای خنک کننده

ایجاد نقاط داغ

شیب دمای سطح صفحه

تنش ساختاری در چرخه حرارتی

هدف دستیابی به خنک کاری یکنواخت با اعوجاج کم و سفتی مکانیکی یکنواخت است.

مشخصات عملکرد خنک کننده توضیح داده شده است
مشخصات کامل باید اهدافی را برای عملکرد هیدرولیک و حرارتی مشخص کند.

نرخ خنک کننده مورد نیاز
نرخ خنک کننده مورد نیاز محرک اصلی طراحی سیستم است.

به عنوان مثال:

برای سیستم‌های چرخه سریع ممکن است به نرخ‌های خنک‌کننده 20-25 درجه در دقیقه نیاز باشد

در سیستم‌های{0}دقت بالا، همگنی ممکن است مهم‌تر از سرعت باشد.

این معیار میزان جریان، هندسه کانال و اندازه مبدل حرارتی را تعیین می کند.

محدودیت در یکنواختی دما
هنگام خنک شدن، حداکثر اختلاف دمای سطحی مجاز باید نشان داده شود.

شیب بیش از حد بالا ممکن است منجر به موارد زیر شود:

قطعات مرکب: تنش حرارتی پسماند

تاب خوردگی لمینت درمان شده

عملکرد ناهموار قالب گیری

طراحی فاصله کانال و توزیع جریان معمولاً با اهداف یکنواختی هدایت می شود.

شرایط عملیاتی و انتخاب مایع خنک کننده
محیط خنک کننده معمولاً یک سیال آبی تنظیم شده است.

احتمالات معمولی عبارتند از:

آب فرآوری شده

محلول‌های{0}}گلیکول آب

پارامترهای کلیدی مشخصات عبارتند از:

دمای مایع خنک کننده، ورودی

ظرفیت خنک کننده موجود

حداکثر فشار سیستم

قابلیت سرعت جریان:

تحمل آلاینده ها

سیستم هیدرولیک باید طوری طراحی شود که در این محدودیت ها عمل کند و از حد افت فشار تجاوز نکند.

محدودیت های هیدرولیک و افت فشار
مقاومت جریان ناشی از کانال های خنک کننده است که نیاز به تنظیم دقیق دارند.

مشخصات باید بگوید:

حداکثر افت فشار مجاز از طریق صفحه

حداکثر ظرفیت پمپ موجود

الزامات برای تعادل جریان در چندین منطقه

کاهش بیش از حد فشار می تواند باعث شود:

توزیع ناهموار جریان

راندمان خنک کننده کمتر

افزایش مصرف انرژی برای پمپاژ

بنابراین، عملکرد حرارتی به همان اندازه عملکرد هیدرولیک مهم است.

مواد و مشخصات اتصال
مواد مورد استفاده در مدارهای خنک کننده باید با مدت زمان{0} قرار گرفتن در معرض مایع خنک کننده سازگار باشند.

پیش نیازهای رایج عبارتند از:

اتصالات مقاوم در برابر خوردگی

آب بندی سازگار برای گلیکول یا آب تصفیه شده

عملکرد پایدار در طول چرخه حرارتی

معمولاً یک منیفولد اتصال سریع عرضه می شود تا صفحه را بتوان به راحتی از سیستم خنک کننده برای تعمیر و نگهداری یا تعویض ابزار جدا کرد.

این به سیستم در سناریوهای تولید با چندین ابزار انعطاف بیشتری می دهد.

ادغام با سیستم حرارتی
در اکثر پرس های کیورینگ کامپوزیت مدار خنک کننده با عناصر گرمایش الکتریکی تعبیه شده یکپارچه می شود.

این باید به دقت از هم جدا شود تا از:

شورت حرارتی-

گرم شدن موضعی اطراف کانال ها

انبساط حرارتی غیر یکنواخت

سیستم‌های گرمایش و سرمایش معمولاً به صورت مشترک در شبیه‌سازی مدل‌سازی می‌شوند تا از انتقال صاف بین فازهای گرمایش و سرمایش اطمینان حاصل شود.

نقش تحلیل المان محدود در طراحی
FEA حرارتی یک جزء حیاتی در تعریف:

طرح بندی کانال

عمق کانال

قطر کانال

طرح توزیع جریان

شبیه سازی ها موقعیت های گذرا را در نظر می گیرند مانند:

مرحله گرم کردن

مرحله درمان را نگه دارید

فاز خنک‌کننده{0} اجباری سریع

بنابراین عملکرد حرارتی و یکپارچگی ساختاری در کل چرخه عملیات حفظ می شود.

افکار نهایی
یک صفحه با سیستم خنک کننده یکپارچه نیاز به یک جفت نزدیک از رویکرد طراحی حرارتی و هیدرولیکی دارد. سیستم پخت کامپوزیت صفحه گرمایش مدار خنک کننده فعال باید به گونه ای طراحی شود که از خنک سازی سریع کنترل شده و در عین حال حفظ استحکام صفحه، همگنی دما و دوام طولانی مدت- اطمینان حاصل شود.

تحلیل سه بعدی CAD و المان محدود کانال های داخلی حفر شده را برای کنترل دقیق نرخ حذف گرما بهبود بخشید. مشخصات عملکرد خنک‌کننده (نرخ خنک‌کننده، محدودیت‌های گرادیان دما، ویژگی‌های خنک‌کننده و محدودیت‌های افت فشار) هندسه کلی و طراحی هیدرولیک سیستم را دیکته می‌کنند.

صفحه ای که به طور فعال خنک می شود یک ابزار حرارتی کاملاً یکپارچه با عملیات گرمایش و سرمایش در یک سیستم تنظیم شده است. این طراحی باعث کاهش قابل توجهی در زمان چرخه پخت کامپوزیت می شود، در حالی که همچنان پایداری فرآیند را حفظ می کند. صفحه یک ورزشکار حرارتی واقعی است که هم قادر به گرم کردن و هم خنک کردن است و دائماً به نیازهای تولید کامپوزیت با کارایی بالا پاسخ می دهد.