制模工程师认为好的冷却设计是工具车间的报价表中本来就有的。工具车间通常不优先考虑模具冷却,其设计者也不一定对热传输问题非常在行。他们的长处是切割钢铁并以尽可能经济的方法生产模具。每一方都认为另一方负责而实际上哪一方都没有负责,这个工业链中的断层导致的是一种潜在的成本。部件冷却不足会增加循环时间、废料和尺寸问题。
为了形成一个稳定的部件,这个等量的热能必须被除掉。根本上讲,输出的能量必须与输入的能量相等。注意所有晶体材料的塑化要求的热能几乎是非晶体树脂的一倍。这在熔体准备时通常没有问题,尽管给料螺杆结构会影响熔体的准备。但是,对于烯烃材料而言两倍的热量必须被除掉,而且就具有竞争性的非晶体树脂而言通常还是在同一个循环时间内,它确实含有这一层意思。因此,这种工具对烯烃树脂就要求较多的模具冷却以使循环时间保持竞争性。这些树脂的结晶度使这一点成为一个非常重要的问题,因为除热速度太慢会影响晶体增加并影响制成品的翘曲和尺寸的稳定性。
从上表中可以看出,典型模具材料的热传导率(K)有很大的差异。K是热量能够在材料中行进(传输)的速度。这个值越高,热量的传输就更加有效。这个单位仅仅表示每单位时间可测量的热的数量,其他的特性保持不变。
铜是一种非常优秀的传热材料(是P20的10倍),铝也是。然而,两种材料都比较软,都不用于大批量的生产工具。钛是一种热传导率非常低的硬金属。这种较差的热传导特征使得它能有效地用作热转动系统中的绝缘板。如果在某关键区域要求的热传输量很大,铍铜合金是最好的,它结合了优秀传热性能和硬度两个特征。
GPM——或者局部冷却剂壁流速度——是优化模具冷却最重要的因素,这一点是已经确认了的。那么,是什么阻碍着对GPM的优化?答案是压降。流道中任何不必要的限制都能降低GPM。每一个软管接头、弯管、扭接软管、软管过长等等,都能构成压力损失的因素,因此,降低了GPM。限制物和压降太多会使GPM接近于0。一旦流量达到如此地步,再也不会有湍流产生,热量传输会大幅度降低。要平衡输出、输入能量,回流冷却水温度要上升。由于部件两侧的温度变量过大,这个增量会引起部件尺寸不稳定。