در قالب گیری تزریقی واکنشی، دو جزء مایع با یکدیگر مخلوط می شوند و به صورت گرمازا در داخل قالب واکنش می دهند و یک پالس تیز گرما ایجاد می کنند که می تواند به راحتی قطعه را بیش از حد گرم کند. کار ثانویه-اما حیاتی{2}} صفحه گرمایش حذف سریع این گرمای واکنش است و به طور فعال قالب را خنک میکند تا بتوان به سرعت آن را باز کرد. مدار خنک کننده یک اضافه- نیست. این یک ویژگی عملکرد اولیه در طراحی کلی حرارتی سیستم است.
تقاضاهای حرارتی RIM و نقش خنک کننده فعال
A فرآیند RIM صفحه گرمایش مدار خنک کنندهباید دو حالت حرارتی متضاد را در یک چرخه مدیریت کند: گرمای ورودی اولیه برای جریان و پر شدن، و به دنبال آن استخراج حرارت سریع در طی پلیمریزاسیون. واکنش گرمازا می تواند سنبله های حرارتی موضعی ایجاد کند که اگر کنترل نشود منجر به تاب خوردگی، درمان ناقص یا گرادیان تنش داخلی می شود.
بنابراین صفحه به جای یک بخاری غیرفعال به عنوان یک تنظیم کننده حرارتی فعال عمل می کند. گرما هم در یک توالی کنترل شده، اغلب در عرض چند ثانیه یا چند دقیقه، بسته به هندسه و شیمی رزین، تامین و حذف می شود.
معماری مدار خنک کننده و قرار دادن کانال
مدار خنککننده معمولاً توسط شبکهای از کانالهای حفر شده یا ریختهشده- که در بدنه صفحه تعبیه شده است، تشکیل میشود. این کانالها بهعنوان مسیرهای داخلی برای گردش مایع خنککننده عمل میکنند، معمولاً مخلوط آب/گلیکول برای پایداری حرارتی و محافظت در برابر یخزدگی انتخاب میشود.
برای دستیابی به استخراج گرمای موثر در محیط RIM، کانال های خنک کننده باید تا جایی که استحکام مکانیکی اجازه می دهد به سطح کار نزدیک شود. محل قرارگیری طرح معمولی در 10 تا 15 میلی متر از سطح قالب است. این نزدیکی تضمین می کند که گرمای تولید شده توسط واکنش گرمازا قبل از پخش شدن جانبی در توده صفحه جذب می شود.
رگه های صفحه باید آتش واکنش را از طریق حذف حرارت همرفتی پیوسته از بین ببرند.
طراحی جریان، هندسه کانال و راندمان انتقال حرارت
کانال های خنک کننده معمولاً با قطرهای نسبتاً کوچک برای افزایش سرعت بالای مایع خنک کننده مشخص می شوند. جریان آشفته برای به حداکثر رساندن ضرایب انتقال حرارت همرفتی و جلوگیری از ایجاد لایه مرزی حرارتی مورد نیاز است. به دلیل ظرفیت ناکافی حذف حرارت، معمولاً در ابزارهای RIM با کارایی بالا، از شرایط جریان آرام اجتناب می شود.
طرحبندی کانال معمولاً به صورت زیر پیکربندی میشود:
مسیرهای جریان سرپانتین برای توزیع یکنواخت دما
شبکههای شبکه موازی برای خنکسازی با گرادیان بالا-جریان، کم-
هندسه های ترکیبی بهینه شده با استفاده از تحلیل المان محدود حرارتی (FEA)
این انتخاب توسط بخشی از نقشههای حرارتی{0} خاص انجام میشود، که تضمین میکند پیکهای گرمازا موضعی بدون ایجاد اعوجاج حرارتی بررسی میشوند.
الزامات مشخصات مهندسی
طراحی فرآیند RIM صفحه گرمایش مدار خنک کننده به درستی تعریف شده شامل پارامترهای عملکرد صریح است:
ظرفیت حذف حرارت مورد نیاز (کیلووات)
حداکثر افت فشار مایع خنک کننده مجاز
محدوده دمای ورودی مایع خنک کننده
نرخ جریان در هر شاخه مدار
تحمل یکنواختی دما در سطح صفحه
این پارامترها برای اندازه گیری پمپ ها، شیرها و منیفولدها در طراحی کلی سیستم استفاده می شوند.
ملاحظات ساخت و مواد
کانالهای خنککننده معمولاً با استفاده از فرآیندهای حفاری تفنگی{0}}تولید میشوند و حفرههای صاف و صاف با حداقل زبری سطح را تضمین میکنند. برای کاهش مقاومت در برابر جریان و جلوگیری از فرسایش ناشی از تلاطم موضعی-نیاز به جداسازی و پرداخت داخلی است.
کل مدار خنک کننده باید فشار-بیش از حداکثر فشار عملیاتی خنک کننده با یک ضریب ایمنی تعریف شده برای اطمینان از یکپارچگی ساختاری طولانی مدت آزمایش شود. هر گونه نشتی در یک سیستم RIM می تواند منجر به آلودگی فاجعه بار مواد شیمیایی واکنشی شود.
انتخاب مواد برای صفحه و کانال های داخلی باید از سازگاری با مخلوط آب/گلیکول، از جمله مقاومت در برابر خوردگی، پوسته پوسته شدن و اثرات گالوانیکی طولانی مدت اطمینان حاصل کند.
یکپارچه سازی سیستم و کنترل عملیاتی
مدارهای خنککننده معمولاً با سیستمهای منیفولد مجهز به کوپلینگهای اتصال سریع برای سادهسازی تعمیر و نگهداری و تعویض قالب یکپارچه میشوند. در سیستمهای پیشرفته، کنترل جریان به صورت دینامیکی با استفاده از بازخورد دما از حسگرهای تعبیهشده تنظیم میشود، که اجازه میدهد تعادل حرارتی در زمان واقعی در مرحله واکنش برقرار شود.
این صفحه را به یک سیستم کنترل حرارتی حلقه بسته تبدیل می کند که قادر به پاسخگویی به بارهای گرمازا در حال تغییر است.
نتیجه گیری
یک مدار خنک کننده فعال{0}}خوب مشخص شده، صفحه گرمایش را به یک سیستم مدیریت حرارتی کامل تبدیل میکند، که برای کنترل سینتیک واکنش، زمان چرخه و کیفیت قطعه در فرآیند RIM گرمازا ضروری است. بدون خنک کننده یکپارچه، فرسایش حرارتی و پخت ناسازگار به خطرات اجتناب ناپذیر تبدیل می شوند.
صفحه ای که هم می تواند یک واکنش شیمیایی را آغاز کند و هم آن را سرکوب کند، یک ابزار فرآیند دو حالته واقعی، فناوری گرمایش پل زدن و کنترل حرارتی فعال در سیستم های قالب گیری واکنشی مدرن را نشان می دهد.
