吹制模具制造還有一段使用“浸入加工”的歷史。這種方法涉及使用有供水流通過(guò)的大開(kāi)孔鑄造模具。然而,這些系統(tǒng)把冷卻水集中在部件的關(guān)鍵部位比如壁厚較大的部分或者尾部毛邊。這種技術(shù)不能提供用于熱量傳送的水的湍流。切鋼工具中一種鉆制的水路系統(tǒng)允許的流量通過(guò)水路并且允許選擇在需要冷卻的位置布置水路。建議在要求高性能冷卻和明確溫度控制的所有系統(tǒng)中使用鉆制水路系統(tǒng)。
從上表中可以看出,典型模具材料的熱傳導(dǎo)率(K)有很大的差異。K是熱量能夠在材料中行進(jìn)(傳輸)的速度。這個(gè)值越高,熱量的傳輸就更加有效。這個(gè)單位僅僅表示每單位時(shí)間可測(cè)量的熱的數(shù)量,其他的特性保持不變。
銅是一種非常的傳熱材料(是P20的10倍),鋁也是。然而,兩種材料都比較軟,都不用于大批量的生產(chǎn)工具。鈦是一種熱傳導(dǎo)率非常低的硬金屬。這種較差的熱傳導(dǎo)特征使得它能有效地用作熱轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的絕緣板。如果在某關(guān)鍵區(qū)域要求的熱傳輸量很大,鈹銅合金是的,它結(jié)合了傳熱性能和硬度兩個(gè)特征。
毫無(wú)疑問(wèn),模具冷卻重要的并且完全在我們控制之中的一點(diǎn)是冷卻劑的流速。回憶一下熱傳導(dǎo)率圖表,水(靜止的)傳熱效率不及P20鋼的1/50。因此,水在熱傳輸問(wèn)題上是一個(gè)限制因素。然而,流動(dòng)著的水因?yàn)橥牧饔邢喈?dāng)好的傳熱性能。湍流使得冷卻劑能夠混合并能把熱量從冷卻通道驅(qū)散。湍流可以從雷諾數(shù)計(jì)算而得。這是一個(gè)以通道直徑、冷卻劑速度和冷卻介質(zhì)粘度為基礎(chǔ)的沒(méi)有單位的值。大于5,000表示湍流和的傳熱性能。湍流越多,傳熱效率越好。
GPM——或者局部冷卻劑壁流速度——是優(yōu)化模具冷卻重要的因素,這一點(diǎn)是已經(jīng)確認(rèn)了的。那么,是什么阻礙著對(duì)GPM的優(yōu)化?答案是壓降。流道中任何不必要的限制都能降低GPM。每一個(gè)軟管接頭、彎管、扭接軟管、軟管過(guò)長(zhǎng)等等,都能構(gòu)成壓力損失的因素,因此,降低了GPM。限制物和壓降太多會(huì)使GPM接近于0。一旦流量達(dá)到如此地步,再也不會(huì)有湍流產(chǎn)生,熱量傳輸會(huì)大幅度降低。要平衡輸出、輸入能量,回流冷卻水溫度要上升。由于部件兩側(cè)的溫度變量過(guò)大,這個(gè)增量會(huì)引起部件尺寸不穩(wěn)定。