Reaktīvā iesmidzināšanas formēšanā divas šķidrās sastāvdaļas sajaucas un eksotermiski reaģē veidnē, radot asu siltuma impulsu, kas var viegli pārkarst detaļu. Sildīšanas plāksnes sekundārais-bet kritiskais-uzdevums ir ātri noņemt šo reakcijas siltumu, aktīvi atdzesējot veidni, lai to varētu ātri atvērt. Dzesēšanas ķēde nav-papildinājums; tā ir galvenā veiktspējas iezīme sistēmas kopējā siltuma dizainā.
RIM siltuma prasības un aktīvās dzesēšanas loma
A dzesēšanas kontūra sildīšanas plāksnes RIM processvienā ciklā jāpārvalda divi pretēji termiski stāvokļi: sākotnējā siltuma ievade plūsmai un piepildīšanai, kam seko ātra siltuma ekstrakcija polimerizācijas laikā. Eksotermiskā reakcija var radīt lokālus termiskos kāpumus, kas, ja tie netiek kontrolēti, var izraisīt deformāciju, nepilnīgu sacietēšanu vai iekšēju sprieguma gradientu.
Tāpēc plāksne darbojas kā aktīvs siltuma regulators, nevis pasīvs sildītājs. Siltums tiek piegādāts un noņemts kontrolētā secībā, bieži vien dažu sekunžu vai minūšu laikā atkarībā no daļas ģeometrijas un sveķu ķīmijas.
Dzesēšanas ķēžu arhitektūra un kanālu izvietojums
Dzesēšanas kontūru parasti veido urbtu vai ielietu{0}}kanālu tīkls, kas iegults plāksnes korpusā. Šie kanāli darbojas kā iekšējie ceļi dzesēšanas šķidruma cirkulācijai, parasti ūdens/glikola maisījumam, kas izvēlēts tā termiskās stabilitātes un aizsalšanas aizsardzības dēļ.
Lai panāktu efektīvu siltuma ekstrakciju RIM vidē, dzesēšanas kanāliem jābūt novietotiem tik tuvu darba virsmai, cik to pieļauj mehāniskā izturība. Tipisks dizaina izvietojums ir 10–15 mm attālumā no veidnes virsmas. Šis tuvums nodrošina, ka eksotermiskās reakcijas radītais siltums tiek uztverts, pirms tas izplatās uz sāniem pa plāksnes masu.
Plāksnes vēnām ir jānoņem reakcijas uguns, izmantojot nepārtrauktu konvekcijas siltuma noņemšanu.
Plūsmas dizains, kanālu ģeometrija un siltuma pārneses efektivitāte
Dzesēšanas kanāliem parasti ir salīdzinoši mazs diametrs, lai veicinātu augstu dzesēšanas šķidruma ātrumu. Turbulenta plūsma ir nepieciešama, lai maksimāli palielinātu konvekcijas siltuma pārneses koeficientus un novērstu termiskā robežslāņa uzkrāšanos. Laminārās plūsmas apstākļi parasti tiek novērsti ar augstas veiktspējas -RIM instrumentiem nepietiekamas siltuma noņemšanas jaudas dēļ.
Kanālu izkārtojumi parasti tiek konfigurēti šādi:
Serpentīna plūsmas ceļi vienmērīgai temperatūras sadalei
Paralēli režģa tīkli augstas{0}}plūsmas, zema-gradienta dzesēšanai
Hibrīdās ģeometrijas, kas optimizētas, izmantojot termisko galīgo elementu analīzi (FEA)
Izvēle tiek veikta, izmantojot daļēji{0}}specifiskas siltuma kartes, kas nodrošina, ka lokalizētas eksotermiskās virsotnes tiek novērstas, neradot termiskus kropļojumus.
Inženiertehniskās specifikācijas prasības
Pareizi definēta dzesēšanas kontūra sildīšanas plāksnes RIM procesa dizains ietver skaidrus veiktspējas parametrus:
Nepieciešamā siltuma noņemšanas jauda (kW)
Maksimālais pieļaujamais dzesēšanas šķidruma spiediena kritums
Dzesēšanas šķidruma ieplūdes temperatūras diapazons
Plūsmas ātrums uz ķēdes atzaru
Temperatūras vienmērīguma pielaide visā plātnes virsmā
Šie parametri tiek izmantoti sūkņu, vārstu un kolektoru izmēra noteikšanai kopējā sistēmas projektā.
Ražošanas un materiālu apsvērumi
Dzesēšanas kanālus parasti ražo, izmantojot urbšanas procesus ar pistoli, nodrošinot taisnus, gludus urbumus ar minimālu virsmas raupjumu. Lai samazinātu plūsmas pretestību un novērstu lokālu turbulences{2}}izraisītu eroziju, ir nepieciešama atstarpju noņemšana un iekšējā pulēšana.
Visā dzesēšanas kontūrā ir jāpārbauda spiediens, kas pārsniedz maksimālo dzesēšanas šķidruma ekspluatācijas spiedienu ar noteiktu drošības koeficientu, lai nodrošinātu ilgtermiņa{1}}strukturālo integritāti. Jebkura noplūde RIM sistēmā var izraisīt katastrofālu reaktīvo ķīmisko vielu piesārņojumu.
Materiālu izvēlei plāksnei un iekšējiem kanāliem ir jānodrošina savietojamība ar ūdens/glikola maisījumiem, tostarp izturība pret koroziju, zvīņošanās un ilgtermiņa galvaniskā iedarbība.
Sistēmu integrācija un darbības kontrole
Dzesēšanas ķēdes parasti tiek integrētas kolektoru sistēmās, kas aprīkotas ar ātrās{0}}savienojumiem, lai vienkāršotu apkopi un veidņu maiņu. Uzlabotajās sistēmās plūsmas kontrole tiek dinamiski pielāgota, izmantojot temperatūras atgriezenisko saiti no iegultajiem sensoriem, nodrošinot reāllaika termisko balansēšanu reakcijas fāzes laikā.
Tas pārveido plati slēgtā{0}}cilpas termiskās kontroles sistēmā, kas spēj reaģēt uz strauji mainīgām eksotermiskām slodzēm.
Secinājums
Labi{0}}noteikta aktīvā dzesēšanas ķēde pārveido sildīšanas plati par pilnu siltuma pārvaldības sistēmu, kas ir būtiska reakcijas kinētikas, cikla laika un daļas kvalitātes kontrolei eksotermiskā RIM procesā. Ja nav integrētas dzesēšanas, termiskā izplūde un nekonsekventa sacietēšana kļūst par neizbēgamu risku.
Plāksne, kas var gan ierosināt, gan nomākt ķīmisku reakciju, ir īsts divējāda{0}}režīma procesa rīks, savienojoša sildīšanas tehnoloģija un aktīva termiskā kontrole mūsdienu reaktīvās formēšanas sistēmās.
