Nguyên tắc cơ bản của thiết kế kênh làm mát
1. Nguyên lý làm mát đồng đều
Các kênh làm mát phải đảm bảo phân bổ nhiệt độ đồng đều khắp khuôn, tránh quá nhiệt cục bộ hoặc quá lạnh. Việc làm mát không đồng đều có thể dẫn đến sự phân bố ứng suất bên trong không đồng đều trong sản phẩm, gây cong vênh, biến dạng hoặc giảm độ trong suốt. Thiết kế nên xem xét sự khác biệt về độ dày thành giữa các phần khác nhau của phôi, đạt được khả năng làm mát cân bằng bằng cách điều chỉnh mật độ và vị trí của các kênh làm mát.
2. Nguyên tắc trao đổi nhiệt hiệu suất cao-
Cooling channels should be as close as possible to the cavity surface to improve heat exchange efficiency. Studies show that the distance between the cooling channel and the cavity surface is generally controlled within the range of 1.5-2 times the channel diameter. Simultaneously, the turbulent flow state of the cooling medium within the channel (Reynolds number Re>4000) nên được duy trì để tăng cường trao đổi nhiệt.
3. Nguyên lý cân bằng áp suất
Trở kháng dòng chảy của từng nhánh của hệ thống làm mát phải được cân bằng để đảm bảo phân phối đồng đều môi chất làm mát đến từng kênh. Thiết kế nên tránh các cấu trúc gây tổn thất áp suất, chẳng hạn như những khúc cua gấp hoặc những thay đổi đột ngột về mặt cắt ngang; thiết kế vòng lặp song song có thể được sử dụng khi cần thiết.
Phương pháp tối ưu hóa cấu trúc kênh làm mát
1. Thiết kế kênh làm mát phù hợp
Các kênh làm mát được khoan theo đường thẳng-truyền thống rất khó thích ứng với các hình dạng phôi phức tạp. Công nghệ làm mát phù hợp có thể được sử dụng. Thông qua in 3D hoặc các kỹ thuật xử lý đặc biệt, các kênh làm mát được phân bổ dọc theo đường viền khoang, rút ngắn đáng kể đường dẫn nhiệt. Làm mát phù hợp có thể cải thiện hiệu suất làm mát hơn 30% và giảm thời gian làm mát từ 20% -40%.
2. Hệ thống làm mát theo lớp
Thiết kế làm mát theo lớp được thực hiện cho các khu vực có độ dày thành khác nhau. Khuôn được chia thành nhiều vùng kiểm soát nhiệt độ, mỗi vùng có một vòng làm mát độc lập. Kiểm soát nhiệt độ chính xác đạt được bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng chảy của mỗi vòng lặp. Ví dụ, vùng cổ chai thường dày hơn và yêu cầu khả năng làm mát mạnh hơn.
3. Kênh làm mát xoắn ốc
Sử dụng thiết kế kênh làm mát xoắn ốc trong khu vực khuôn lõi có thể tăng cường hiệu ứng nhiễu loạn của môi trường làm mát và cải thiện hệ số truyền nhiệt. Góc xoắn ốc thường được kiểm soát trong khoảng từ 15 độ đến 30 độ và bước bằng 1,5-2 lần đường kính kênh. Thiết kế này đặc biệt thích hợp để làm mát khuôn lõi phôi có tỷ lệ chiều dài{6}}trên đường kính lớn.
4. Cấu trúc làm mát kiểu-máy bay phản lực
Cấu trúc làm mát kiểu -phản lực phản lực được lắp đặt ở các khu vực tập trung nhiệt-chính (chẳng hạn như đáy khuôn phôi), tác động trực tiếp đến khu vực có nhiệt độ-cao bằng cách phun môi chất làm mát ở tốc độ cao. Đường kính lỗ phản lực thường là 2-3 mm và tốc độ phun được kiểm soát ở mức 5-8 m/s, có thể làm giảm đáng kể nhiệt độ cục bộ.
