Како одредити грејну плочу са уграђеним- активним расхладним кругом за композитну пресу за очвршћавање?

У ћелији за{0}}производњу композита високе брзине, плоча мора не само да загрева предмет, већ и да га активно и брзо хлади до безбедне температуре вађења из калупа. Без контролисаног хлађења, временом циклуса доминира природна конвекција и спора термичка деградација, што значајно смањује проток. Стога, активни круг за хлађење треба да се дода спецификацији плоче као кључни захтев за стопе индустријске{3}}производње.

Дизајн активног расхладног круга за грејање плочастог композитног система очвршћавања је у суштини вођен брзином регулисаног одвода топлоте која се може извести без угрожавања интегритета плоче или уједначености температуре.

Дефиниција захтева термичког циклуса
Прва фаза у дизајнирању плоче са двоструком-функцијом је да се наведе цео температурни циклус.

Типични распореди композитног лечења су:

Температура загревања за очвршћавање (нпр. 120–180 степени у зависности од система смоле)

Време чекања за потпуно унакрсно{0}}везивање полимера

Контролисано хлађење до температуре извлачења (обично 50-70 степени)

Фаза хлађења је често уско грло у времену циклуса.

У спецификацији се изричито наводи:

Потребна брзина хлађења (нпр. . 180 степен за 5 минута до 60 степени)

Максимални дозвољени температурни градијент површине

Дозвољено прекорачење температуре током промене

Минимална температура деформисања калупа

Ове карактеристике директно одређују дизајн унутрашњег расхладног кола.

Шема активног расхладног кола
Обично је систем за хлађење уграђен у тело плоче као мрежа избушених канала.

Ови канали се обично праве са:

Технике бушења пиштољем

Технике бушења дубоких рупа

Напредне путање 3Д ЦНЦ обраде

Канали за хлађење су генерално постављени у конфигурацију идентичну грејним елементима, али су померени да би се избегле топлотне сметње и пропадање структуре.

Вене платна морају да пумпају хладну{0}}воду до свог топлог срца и ефикасно испумпавају топлотну енергију, уз очување механичке стабилности.

Главне геометријске варијабле су:

Величина канала

Размак канала

Дубина (од површине до канала)

Шема дистрибуције тока

Конфигурација путање (повратак)

Сви параметри утичу на топлотне перформансе као и на интегритет структуре.

Термички и механички компромиси у дизајну
Дизајн канала за хлађење је у основи проблем оптимизације са више{0}}променљивих.

Разматрања за пречник канала
Већи канали омогућавају већи капацитет протока расхладне течности и веће брзине одвођења топлоте. Али велики пречник значи мању дебљину попречног пресека метала, што може ослабити структуру плоче од топлотног и механичког напрезања.

Мањи канали су физички робусни, али имају ниску способност преноса топлоте због мале површине и малог протока.

Стога постоји потреба за равнотежом између:

Капацитет хлађења

Структурна робусност

Производност

Стратегија пласмана за канале
Распоред канала се обично оптимизује помоћу 3Д ЦАД-а и термалне анализе коначних елемената (ФЕА).

ФЕА симулације се користе за процену:

Профил температуре хлађења

Стварање врућих тачака

Градијент температуре површине плоче

Структурно напрезање у термичком циклусу

Циљ је да се постигне равномерно хлађење са мало изобличења и уједначене механичке крутости.

Објашњене спецификације перформанси хлађења
Пуна спецификација мора специфицирати циљеве за хидрауличне и термичке перформансе.

Потребна брзина хлађења
Потребна брзина хлађења је главни покретач дизајна система.

на пример:

Брзина хлађења од 20-25 степени/мин може бити потребна за системе са брзим циклусом

У системима високе{0}}ности, хомогеност може бити важнија од брзине.

Овај критеријум поставља проток, геометрију канала и димензионисање измењивача топлоте.

Граница уједначености температуре
Приликом хлађења треба навести максималну дозвољену разлику у температури површине.

Превише високи градијенти могу довести до:

Композитни делови: Преостало топлотно напрезање

Осушено савијање ламината

Неравномерно извођење вађења из калупа

Дизајн размака канала и дистрибуције протока обично је вођен циљевима униформности.

Радни услови и избор расхладне течности
Медијум за хлађење је обично регулисана водена течност.

Типичне могућности укључују:

Обрађена вода

Водени{0}} раствори гликола

Кључни параметри спецификације су:

Температура расхладне течности, улаз

Доступан капацитет хлађења

Максимални притисак система

Могућност протока:

Толеранција загађивача

Хидраулички систем треба да буде пројектован да функционише у оквиру ових ограничења и да не прелази границе пада притиска.

Хидрауличка ограничења и пад притиска
Отпор протока је узрокован каналима за хлађење који захтевају пажљиву регулацију.

Спецификација треба да каже:

Максимални дозвољени пад притиска кроз плочу

Максимални расположиви капацитет пумпе

Захтеви за балансирање протока у више зона

Превелико смањење притиска може изазвати:

Неравномерна дистрибуција протока

Нижа ефикасност хлађења

Повећана потрошња енергије за пумпање

Дакле, топлотне перформансе су подједнако важне као и хидрауличне перформансе.

Материјали и спецификације повезивања
Материјали који се користе у расхладним круговима морају бити компатибилни са-дуготрајним излагањем расхладној течности.

Уобичајени предуслови су:

Фитинги отпорни на корозију

Компатибилно заптивање за гликол или третирану воду

Стабилне перформансе током термичког циклуса

Разводник за брзо повезивање се обично испоручује тако да се плоча може лако одвојити од система за хлађење ради одржавања или замене алата.

Ово даје већу флексибилност систему у сценаријима производње са неколико алата.

Интеграција са системом грејања
У већини композитних преса за сушење, расхладни круг је интегрисан са уграђеним електричним грејним елементима.

Ово се мора пажљиво одвојити да би се избегло:

Термо{0}}шорц

Локализовано загревање око канала

Неуједначено топлотно ширење

Системи грејања и хлађења се обично моделују заједно у симулацији, како би се обезбедили глатки прелази између фазе грејања и хлађења.

Улога анализе коначних елемената у пројектовању
Термални ФЕА је критична компонента у дефинисању:

Распоред канала

Дубина канала

Пречници канала

Шема дистрибуције тока

Симулације узимају у обзир пролазне ситуације као што су:

Фаза загревања

Задржите фазни лек

Фаза брзог принудног{0}}хлађења

Тако се топлотне перформансе и структурални интегритет одржавају током целог циклуса рада.

Завршне мисли
Плоча са интегрисаним системом хлађења захтева блиско повезивање термичког и хидрауличког приступа дизајну. Систем композитног очвршћавања плоче са активним кругом за хлађење треба да буде дизајниран тако да обезбеди брзо контролисано хлађење уз одржавање чврстоће плоче, хомогености температуре и дугорочне-трајности.

3Д ЦАД и анализа коначних елемената побољшали су унутрашње канале који су избушени за прецизну контролу брзина уклањања топлоте. Спецификације перформанси хлађења (брзина хлађења, ограничења температурног градијента, карактеристике расхладне течности и ограничења пада притиска) диктирају укупну геометрију и хидраулички дизајн система.

Активно хлађена плоча је потпуно интегрисан термални инструмент са операцијама грејања и хлађења у једном регулисаном систему. Овај дизајн омогућава значајно смањење времена циклуса очвршћавања композита, уз задржавање стабилности процеса. Платен је прави термички атлет, способан и да загрева и хлади, непрестано реагујући на потребе производње композита високих{2}}учинака.