1, Bố trí hệ thống làm mát: “mạng lưới thần kinh” cho hiệu quả tản nhiệt
Hệ thống làm mát là bộ phận cốt lõi của tản nhiệt khuôn và tính hợp lý trong thiết kế của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt. Theo nguyên lý dẫn nhiệt, quá trình truyền nhiệt từ-nhiệt độ cao nóng chảy qua thép khuôn sang chất lỏng làm mát cần phải đáp ứng ba nguyên tắc "tối đa hóa diện tích tiếp xúc, rút ngắn đường đi và cân bằng tốc độ dòng chảy".
Bố trí đường thủy và khoang phù hợp
Mạch nước làm mát truyền thống thường áp dụng thiết kế tuyến tính hoặc hình tròn, nhưng khi gặp các sản phẩm có đường cong phức tạp, cách bố trí như vậy có thể dễ dàng dẫn đến tình trạng làm mát cục bộ không đủ. Thiết kế khuôn hiện đại giới thiệu công nghệ "đường thủy phù hợp", xây dựng kênh làm mát bên trong khuôn hoàn toàn phù hợp với đường viền của khoang khuôn thông qua in 3D hoặc gia công phóng điện. Ví dụ, trong quá trình sản xuất chao đèn LED ô tô, việc sử dụng khuôn có đường dẫn phù hợp có thể làm giảm chênh lệch nhiệt độ bề mặt của sản phẩm từ 8 độ xuống 2 độ, giảm đáng kể độ cong vênh và biến dạng do làm mát không đều.
Kiểm soát chính xác các thông số đường thủy
Đường kính, khoảng cách và tốc độ dòng chảy của đường thủy là những thông số chính ảnh hưởng đến hiệu quả tản nhiệt. Thực tiễn ngành cho thấy đường kính đường thủy thường được kiểm soát trong khoảng 6-12mm: đường kính quá nhỏ có thể hạn chế dòng chảy và giảm khả năng tản nhiệt; Nếu đường kính quá lớn, nó có thể làm suy yếu độ bền của khuôn và gây ra sự nhiễu loạn trong chất làm mát. Lấy việc sản xuất khung điện thoại di động làm ví dụ, khi đường kính của đường dẫn khuôn được đặt thành 8 mm và khoảng cách là 30 mm, kết hợp với tốc độ dòng chảy hỗn loạn 1,5m/s, thời gian làm mát của sản phẩm có thể được rút ngắn 15%, đồng thời tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ do dòng chảy tầng gây ra.
Làm mát phân vùng và điều khiển động
Đối với các sản phẩm có cấu trúc phức tạp, khuôn cần áp dụng thiết kế làm mát vùng. Ví dụ, trong sản xuất vỏ máy tính xách tay, khuôn đặt các kênh dẫn nước riêng biệt cho các khu vực thành dày và mỏng, đồng thời kiểm soát chính xác nhiệt độ của từng khu vực thông qua máy đo nhiệt độ khuôn. Một giải pháp tiên tiến hơn là giới thiệu hệ thống kiểm soát nhiệt độ thông minh theo dõi nhiệt độ bề mặt của khuôn theo thời gian thực và điều chỉnh linh hoạt tốc độ dòng nước làm mát. Một thương hiệu khuôn mẫu nào đó đã cải thiện năng suất sản phẩm từ 82% lên 95% và rút ngắn 20% chu kỳ sản xuất nhờ công nghệ này.
2, Lựa chọn vật liệu khuôn: “cầu nối” dẫn nhiệt
Độ dẫn nhiệt của thép khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền nhiệt từ khoang khuôn đến hệ thống làm mát. Độ dẫn nhiệt của các vật liệu khác nhau thay đổi đáng kể: độ dẫn nhiệt của thép P20 thông thường là 29W/(m · K), trong khi thép H13 có thể đạt tới 34W/(m · K), và đồng berili có thể đạt tới 105W/(m · K). Thực tiễn công nghiệp đã chỉ ra rằng việc lựa chọn vật liệu cần cân bằng giữa hiệu suất nhiệt và chi phí:
Kịch bản ứng dụng của vật liệu dẫn nhiệt cao
Đối với các sản phẩm có yêu cầu tản nhiệt cực cao chẳng hạn như vỏ linh kiện điện tử công suất cao-và bộ tản nhiệt LED, khuôn thường được làm bằng thép H13 hoặc đồng berili. Ví dụ, khi sản xuất tản nhiệt trạm gốc 5G, sử dụng khuôn đồng berili có thể giảm 40% độ dốc nhiệt độ bên trong của sản phẩm, cải thiện đáng kể hiệu quả tản nhiệt. Nhưng loại vật liệu này có giá thành cao và chỉ phù hợp với-thị trường cao cấp.
Công nghệ xử lý bề mặt vật liệu
Cải thiện độ dẫn nhiệt bề mặt của khuôn thông qua công nghệ phủ hoặc phủ là một giải pháp hiệu quả và chi phí thấp để tản nhiệt. Ví dụ, mạ đồng trên bề mặt khoang khuôn có thể tăng độ dẫn nhiệt lên gấp 2-3 lần so với thép. Một nhà sản xuất khuôn mẫu nào đó đã sử dụng công nghệ này để giảm 25% thời gian làm mát của vỏ thiết bị y tế và giảm tốc độ mài mòn của khuôn.
3, Thiết kế tối ưu hóa cấu trúc: 'trình điều khiển vô hình' của hiệu suất tản nhiệt
Tối ưu hóa cấu trúc khuôn có thể cải thiện hiệu suất tản nhiệt từ ba chiều: giảm sức cản nhiệt, thúc đẩy đối lưu không khí và giảm ứng suất nhiệt
Thiết kế tường mỏng và nhẹ
Giảm độ dày của khuôn có thể rút ngắn đường truyền nhiệt và giảm khả năng chịu nhiệt. Ví dụ: thay thế khuôn có thành dày truyền thống bằng cấu trúc có thành-mỏng, kết hợp với thiết kế sườn được gia cố, có thể tăng hiệu suất tản nhiệt lên 15% mà vẫn đảm bảo độ bền. Một nhà sản xuất phụ tùng ô tô nào đó đã giảm 30% trọng lượng khuôn và giảm 18% mức tiêu thụ năng lượng sản xuất thông qua kế hoạch này.
Thiết kế hợp tác của hệ thống ống xả và tản nhiệt
Rãnh xả không chỉ là kênh xả khí ra khỏi khoang khuôn mà còn đóng vai trò là cấu trúc tản nhiệt phụ trợ. Bằng cách tối ưu hóa vị trí và kích thước của rãnh xả, luồng không khí trên bề mặt khuôn có thể được thúc đẩy. Ví dụ, trong quá trình sản xuất vỏ thiết bị gia dụng lớn, khuôn sẽ bổ sung các cánh tản nhiệt ở khu vực rãnh xả để giảm nhiệt độ bề mặt của sản phẩm xuống 5 độ và giảm các khuyết tật bề mặt do giữ khí.
Thiết kế cấu trúc bù giãn nở nhiệt
Khuôn sẽ tạo ra ứng suất nhiệt trong quá trình gia nhiệt và làm nguội lặp đi lặp lại, dẫn đến biến dạng hoặc nứt. Bằng cách thiết kế các cấu trúc bù đàn hồi như hệ thống phóng lò xo hoặc bản lề linh hoạt, ứng suất nhiệt có thể được hấp thụ và có thể duy trì độ ổn định kích thước của khuôn. Một nhà sản xuất khuôn mẫu nào đó đã sử dụng công nghệ này để tăng tuổi thọ khuôn từ 100000 lần lên 500000 lần khi sản xuất thấu kính quang học chính xác, đồng thời giảm tỷ lệ lỗi sản phẩm do biến dạng nhiệt.
4, Trường hợp thực tiễn ngành: “Tiêu chuẩn” của đột phá công nghệ
Bằng sáng chế "Tản nhiệt chế độ kép" của Khuôn mẫu chính xác Tô Châu
Bằng sáng chế này giúp tăng gấp đôi hiệu quả tản nhiệt bằng cách tích hợp các bộ phận làm mát bằng không khí và nước vào đế khuôn. Khi sản xuất các bộ phận đúc phun lớn, hệ thống làm mát bằng nước có nhiệm vụ loại bỏ nhiệt nhanh chóng ở lõi, trong khi hệ thống làm mát bằng không khí hỗ trợ tản nhiệt ở các khu vực rìa. Thiết kế này cải thiện độ đồng đều nhiệt độ của khuôn thêm 30% và rút ngắn 25% chu kỳ sản xuất, trở thành chuẩn mực cho công nghệ tản nhiệt tiên tiến trong ngành.
Sơ đồ làm mát bằng dầu cho khuôn phun PTFE
Để giải quyết tính dẫn nhiệt thấp của vật liệu PTFE, một nhà sản xuất nào đó đã phát triển một loại khuôn kết hợp chất làm mát gốc dầu-với các kênh nước xoắn ốc. Chất làm mát gốc dầu có nhiệt độ sôi cao và độ ổn định nhiệt cao. Khi kết hợp với đường dẫn xoắn ốc để mở rộng đường làm mát, độ dốc nhiệt độ bên trong của sản phẩm giảm từ 15 độ xuống 5 độ, làm giảm đáng kể ứng suất bên trong và biến dạng cong vênh.
