העיצוב של מערכות גינון בהזרקה ותבניות ליהוק מות הוא גורם קריטי המשפיע ישירות על האיכות, העקביות והיעילות של תהליך הליכוד כולו. בין ההיבטים המורכבים ביותר אך לעתים קרובות להתעלם מהם על ידי הגיאומטריה של המערכת הוא ההתרחבות התרמית של עובש והתכווצויות במהלך מחזורי חימום וקירור מוצלח.הבנת כיצד מיקום שער, רץ, עיצוב, ואפקט גאומטריה ערוץ מאפשר למהנדסים לחזות שינויים ממדיים, להפחתה של החיים, ולשיפור אסטרטגיות אלה.

הבנה של מערכת Gating GROMOמטריה

מערכת הגלים כוללת את כל הערוצים דרכם זורם חומר מלוטש מהזרקה או לשפוך נקודה לתוך חלל עובש. הן מתכת הליקה (sand, למות, השקעה) וזריקת פלסטיק, מערכת הגלימה כוללת sprues, רצים, שערים, ולעתים קרובות על גדות בארות או vents.גאומטריה שלה מקיפה את הצורה, גודל, אורך, פרופיל חוצה, ופרופיל חוצה גבולות, ומרחב של אלה של ערוצים מתפתח ישירות לתוך מבנה פלדה או מתכת.

מערכת גינון מעוצבת היטב מבטיחה מילוי אחיד ועברת חום מבוקרת.conversely, גיאומטריה מעוצבת גרועה יוצרת כתמים חמים מקומיים, הרחבה תרמית לא אחידה, ולבוש מוקדם.היחסים בין צורה מהדהדת והתנהגות תרמית נשלטים על ידי דינמיקות נוזלית ועקרונות העברת חום.לדוגמה, מספר ריינולדס ו- Prandtl של זרימת הגבול מתוחה וחום convectively על ידי הממשק בצורה יעילה, אשר מגדירה.

המונחים: Gating system

  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) Runner:BuildFLT:1) ערוצים Horizontal שמחלקים חומר למגוון רחב של חללים או שערים.אורך הרץ, רצף צלב (חילוני, מלכודות, מלבני), ופריסה (H-pattern, רדיואל, מעריץ) מכתיבים את חלוקת החום ואת אחידות הקירור.
  • (FLT:0)Gate:igmFLT:1; נקודת הכניסה המוגבלת לתוך עקומת עובש. שער (edge, pin, fan, צוללת, tab) ומדמים (היק, רוחב, אורך) הם הגורמים הגיאומטריים המשפיעים ביותר עבור ⁇ תרמיים מקומיים.
  • (FLT:0) זרמים / ונווטים: FLT:1 avities או חריצים נוספים המאפשרים אוויר לכוד וחומרים עודף לברוח.

מכניזם התרחבות מסיבי במידס

כל חומרי עובש להתרחב כאשר מחומם וחוזה כאשר קריר.ה של התרחבות תרמי ליניארית (CTE) עבור טווחי פלדה עובש אופייני טווח בין 11 ל 13 × 10-6 / ° C (עבור H13 פלדה כלי פלדה) לערכים מעט גבוה יותר עבור אל-חלד או beryllium-copper ⁇ s 0.1. כאשר חומר מלוטן (למשל, אלומיניום ב 680 מעלות צלזיוס או פוליאתלן ב 230 מ"מ"מ) נכנס לתוך טמפרטורת פני השטח המהיר.2.

חימום לא חד-ממדי גורם הרחבה שונה.אם צד אחד של חצי עובש מתרחב יותר מהשני, קו החלקה עשוי להשתנות, גרימת פלאש או מומים ממדיים לא מתאים יותר, מחזורי התרחבות חוזרים לייצר מתח תרמיים מחזוריים שיכולים להוביל לבדיקת חום, סדק ועייפות.המערכת הגיאומטריה היא הנהג העיקרי של חוסר אחידות זו, כי זה קובע את החומר החמים ביותר - ולכן הוא הלחץ התרמית ביותר על פני השטח.

הרצפים הארוכים והקונספציות שלהם

סגסוגת טמפרטורה תלולה מתרחשת כאשר חומר חם מגע משטח עובש קר יחסית. ⁇ הוא הגבוה ביותר ליד השער, שבו החומר הוא חם ומהירויות זרימה הם הגדול ביותר. כמו החומר נע למטה הזרם, זה מאבד חום לתבנית, צמצום הטמפרטורה שלו.אם הגיאומטריה המגלת יוצרת זמן רב, צרים, ירידה הטמפרטורה יכולה להיות משמעותית, המוביל חזית קרה המשפיעה על מילוי cavity, מרובים או רחב יותר של שערים, עלול לגרום יותר רחב יותר של התרחבות, או רחב יותר, או רחב יותר, עלול לגרום יותר, טמפרטורות, עלול לגרום יותר, גדול יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות רחב יותר, עלול לגרום יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות, טמפרטורות, עלול לגרום יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות רחב יותר, טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות , עלול להיות משמעותי, עלול להיות משמעותי, עלול להיות משמעותי, עלול להיות משמעותי, טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות

פגמים משותפים הקשורים להתרחבות לא אחידה כוללים:

  • (ב) ,0) דף: התרחבות שונה במהלך חימום והתכווצויות במהלך תוצאות קירור בעיוות קבוע של החלק המעוצב.
  • (ב) ⁇ :0) פלאש:ראה LT:1 (הרחבה מופרזת של halves עובש בקו המחלק גורמת להפרדה עובש, ומאפשר חומר לברוח.
  • (ב) ⁇ :0) אי דיוקנות: ההרחבה Varying ברחבי הצלעות מובילה לחלקים שאינם סובלנות.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כיצד הגיאומטריה משפיעה על התפלגות חום

הגיאומטריה של כל רכיב מוצץ משפיעה על השיעור והדפוס של העברת חום לתוך התבנית.הבנת אפקטים אלה מאפשר למעצבים לבחור ממדים אשר איזון ביצועים עם אחידות תרמית.

גודל ערוץ ושטח סודי

גדול יותר תעבורת צולב (למשל, רץ עגול 10 מ"מ לעומת 5 מ"מ) יש יחס שטח נמוך יותר - לנפח, אשר מפחית את אובדן החום נפח של חומר יחידה.זה עוזר לשמור על טמפרטורה חומרית גבוהה יותר על פני אורך זרימה ארוך יותר.עם זאת, ערוצים גדולים יותר גם מציגים חום יותר לתוך עובש במשך זמן, הגדלת העומס המקומי הוא גודל כזה רצים כל כך שהם לא ממליצים על שער גבוה מספיק גבוה יותר מאשר 3 פעמים מוצק.

בהתוק מת, הקשר בין רץ חצוי לבין הרחבה תרמית הוא קריטי במיוחד כי עובש הוא לעתים קרובות מים נקולק.אם רץ גדול מדי, המסה התרמית של רץ עצמו יכול לגרום פלדה עובש שמסביב להפוך כיור חום, המוביל להתרחבות סימטרית ולחצים התכווצות ליד אזור השער.

מקום ומספר גייטס

מיקום שער קובע ישירות היכן החומר החמים ביותר נתקל על פני השטח של עובש. שער יחיד הממוקם במרכז של חלל ייצור נקודה חמה סימטרית סימטרית.אם השער הוא מכבה, דפוס ההתרחבות הופך להיות מלוטש, פוטנציאל לגרום לתבנית להטיה או קשת. שערים מרובים יכולים להפיץ את העומס התרמית יותר, אבל הם גם מציגים מקורות חום מרובים שעשויים אינטראקציה.

מיקום שער משפיע גם על התנהגות חזית זרימה. בחלקים גדולים, דקים, החומר עשוי לנסוע מרחקים ארוכים מן השער, קירור בהדרגה.הטמפרטורה המתקבלת משער למלא את הקצה גורם לתבנית להתרחב יותר ליד השער מאשר בסוף הרחוק. זה שונה ניתן לפצות חלקית על ידי הקלטת רץ או באמצעות שער מעריצים להפיץ את הזרם.

שער צורה וטיפר

ערוצים עגולים או מצופים יוצרים מעבר חלק יותר לחומר המום, הפחתת הזעזועים ושינויים פתאומיים במהירות זרימה.זה מוביל להעברת חום אחידה יותר.פינות שארפ במערכת הגוברות לפעול כנציחים מתח הן במהלך זרימת (מתח כבד) ובמהלך רכיבה תרמית (לחץ תרמי) גם יתרוןים חדים לקדם בניית חום מקומי, כי יש להם שטח גבוה יותר ליחידה ולא ניתן לקרר ביעילות על ידי קווי מים קרירים.

ספירה מרוקנת (למשל, זווית הטיוטה 2-5 מעלות) מאיצה את החומר בהדרגה, צמצום ירידה בלחץ ודור חום. בדומה, שערי מעריצים רחבים מכניסה צרה ליציאה רחבה יותר להפיץ את החומר על פני שטח רחב יותר, הפצת קלט תרמי על פני משטח עובש גדול יותר.זה מקטין את הטמפרטורה העליונה ומצמצם את היווצרות נקודה חמה.

אורכו של רציפות ו-Leeout

רצים ארוכים יותר מאפשרים יותר זמן להעברה חום מהחומר לתבנית.בתבניות הזרקת הפלסטיק, זה יכול להוביל לירידה משמעותית של טמפרטורה של 10-30 מעלות צלזיוס לאורך מערכת רץ.עבור חומרים עם חלון עיבוד צר, כגון פולימרים נוזליים או ניילון מלא זכוכית, קירור זה יכול לגרום הגשמה מוקדמת ומלאי זמן.

הפריסה של H-pattern או מאוזנת (שם לכל מקום יש את אותה אורך נתיב זרימה) מועדפות כי הם שווים את הקלט החום לכל חלל. רדיאל או פריסות כוכבים יכולים לייצר דפוסים תרמיים סימטריים, אך ניתוח זהיר של מיקום שער ומיקום ערוץ קירור נדרש.

השפעה על החוזה הישן במהלך Cooling

לאחר שהתבנית מלאה והחומר מתחיל להתקומם, השלב הקירור מתחיל.כאשר הפלדה של עובש מאבדת חום למערכת הקירור והסביבה הממוקדת, היא החוזים במערכת הגיאומטריה של מערכת ההיגוי משפיע על האופן שבו התכווצות מתרחשת באופן אחיד, משום שהמסה של מערכת רץ עצמה פועלת כמקור חום או הכיור בזמן קירור.

במערכות רץ חם (מקור בתבנית הזריקה), רץ נשאר בטמפרטורה החומרית בעוד המשטח עובש קריר.רץ חם יכול לשמור אזורי עובש סמוכים חם יותר, מעכב התכווצות שלהם.זה יכול לגרום לתבנית כדי להתפוגג אם ההתרחבות התרמית של אזור רץ חם הוא מחוספס על ידי סביב פלדה קונפור, קר או שלושה לוחות, את התבניות, את הקרים ונופיד עם חלק מוצק, אבל יכול ליצור קוגני עם החלק הקר.

מתחים וסוגים

קירור לא אחיד מעלה את הלחץ הפנימי של שאריות.אזורים שחוזה מאוחר יותר מתוח על ידי פלדה מתמשכת כבר סביב, המוביל ללחץ רבייה. מעל מחזורים רבים, לחצים אלה יכולים לגרום עיוות עובש או סדק. הגיאומטריה המערכת הגובר יכול להחמיר או להקטין את ההשפעה הזאת. לדוגמה, צד ארוך, רציונאלי של התבנית עשוי להיות יותר לאט מאשר דק, משקל, יוצר צד על עובש הרגע על עובש.

בהתכווצות המוות, התכווצות השער עצמו הוא קריטי.השער הוא הנקודה שבה הליהוק מחובר למערכת רץ.לאחר איחוד, השער חייב להיות מכווץ.אם השער עבה מדי, זה יכול לפעול כמגבלה נוקשה, למנוע התכווצות חופשית של הלייקציה ולגרום עיוות. a נאותה שער (בדרך כלל 30–70% עובי הקיר לאלומיניום) מאפשר ליהוק מעט בקירור בזמן הלחץ הפחתת במקצת, תוך .

אסטרטגיות עיצוב למזער בעיות הרחבה

מהנדסים יש כמה כלים וטכניקות כדי להתאים את הגיאומטריה להתנהגות תרמית מבוקרת.

בחירה חומרית

חומרים שונים של עובש להתרחב וחוזה בשיעורים היברידיים שונים. Tool פלדהs כמו H13 יש CTE של בערך 12 × 10-6 / ° C, בעוד סגסוגת beryllium-copper יכול להיות 17 × 10-6 / ° C. שימוש חומר עם CTE קרוב יותר לזה של חומר הלייקציה יכול להפחית התכווצות שונות.

runner and Gate Tapering

לכידת רץ מן הסגלגל אל השער בהדרגה מפחיתה את החלקה הצלב, שמירה על מהירות ולחץ תוך שליטה גם על זרימת חום. שער מוקרן (רחב יותר בכניסה, צר יותר בכבדות) מפיצה את הקלט התרמי על שטח גדול יותר בכניסה השער, צמצום טמפרטורות שיא. סימולציה רבות מאפשרות למתכננים להתנסות עם זוויות טאפר (בדרך כלל 1 ° 1 °) כדי להשיג איזון.

איזון וסימטריות

כאמור, פריסות סימטריות מייצרות שדות תרמיים סימטריים.עבור תבניות רב-כבדות, להבטיח שלכל חלל יש אורך רץ זהה וגודל השער הוא חיוני.זה מושג לעתים קרובות באמצעות פריסה מאוזנת באופן טבעי (למשל, H-Ftern או תבנית קורנלית) ולא פריסות מאוזנות מלאכותיות שמסתמךות על התאמות גודל.

שילוב ערוצים מגניב

גיאומטריה לא ניתן לתכנן בבידוד.ערוצי קירור יש להציב כדי להסיר חום מן השער ואת אזורי רץ מעדיפים באופן מועדף. בתבניות רבות, אזור השער מקבל את העומס התרמי הגבוה ביותר, אך ערוצי קירור ממוקמים לעתים קרובות רחוק או לא מצופה ליד השער.שימוש ב baffles, בועות, או ערוצי קירור בהתאמה (באמצעות ייצור תוספת) יכול להפחית באופן משמעותי ⁇ תרמי.

סימבול ומודל

כלי סימולציה תרמית (למשל, סימולציות אלה יכולות לזהות כתמים חמים ולהדריך שינויים לפני כל פלדה נחתכת.סימולציה מודרנית יכולה גם שתי זרימה נוזלית, העברה חום, ולחצים מבניים כדי לתת תמונה מלאה.

דוגמאות לשיטות ודוגמאות לתעשיות (Summarized)

בתעשיית הרכב למות ליהוק, אופטימיזציה של הגיאומטריה למקרי שידור הוכח להפחית את הדחייה בשל נקבוביות ועמוד מלחמה על ידי יותר מ-40% (ראו, למשל, אזכורים בFLT:0ASM פרסומים בינלאומיים FLT:1) על ידי שינוי ממערכת סטנדרטית חד-גייט לסידור מעריצים רב-gate עם רצים, arced apertative מושגת 15 מעלות צלזיוס בשיא הטמפרטורה, בין שער כפול חיים.

בתבנית הזרקת הפלסטיק, מחקר שפורסם ב-FLT:0 ScienceDirecteurFLT ( 1:1) תיעד כי שינוי השער מ שער קצה מלבני לשער לשוני מעוגל לשער לשוני מעוגל הפחית את הלחץ המשתנים התרמי ב-20% ומחק את הסדקים בחלקים פוליאתילנים בעלי רגישות גבוהה.הגאומטריה המסובבת חוסמה פינות המחוספסת, שם הלחץ היה מרוכז במהלך קירור.

דוגמה נוספת מהמגזר האלקטרוניקה הצרכני: דיור חזית אלומיניום לסמארטפון חווה פלאש בקו המחלק בשל התרחבות בלתי אחידה שנגרמה על ידי רץ ארוך ורחוק. על ידי עיצוב מחדש של רץ לחדר צלב רחב יותר, מלכודות והוספת ערוץ קירור ליד השער, ההתרחבות הפכה אחידה והבזק בוטלה.

מסקנה

הגיאומטריה של מערכת הגלים ממלאת תפקיד חיוני בניהול ההתנהגות התרמית של תבניות.על ידי שליטה בקפידה בגודל ערוץ, מיקום, צורה, פריסה, מהנדסים יכולים למזער התרחבות לא אחידה התכווצות, ובכך להפחית פגמים כגון דף מלחמה, פלאש, וסדקים.שילוב של בחירה חומרית, עיצוב קירור וכלים סימולציה מאפשר גישה הוליסטית לאופטימיזציה.

לקריאה נוספת, ייעוץ משאבים מה-FLT:0 ⁇ היוםFLT (הפורטל התעשייתי של 1:1) ואת פורטל התעשייה של ה-FLT:2 צפון אמריקה Die Disle AssociationFLT 3: 3 מדריכים עיצוב מעשי כגון "SPE Gating Design Handbook" מציעים גם כללים ממדיים מפורטים.