Auswirkung von Zunderablagerungen in Kühlkanälen auf die Thermik und Leistung von Formen

Beim Spritzgießen ist die Kühlphase von entscheidender Bedeutung für die Gesamteffizienz des Prozesses und wirkt sich direkt auf die Zykluszeit, die Produktqualität und die Betriebskosten aus. Die Wartung der Kühlkanäle im Inneren der Form spielt in dieser Phase eine wichtige Rolle, und die Ablagerung von Zunder ist eines der häufigsten und problematischsten Phänomene. Zunderablagerungen in den Kühlkanälen können das thermische Verhalten der Form ernsthaft beeinträchtigen und zu einer Reihe von Leistungsproblemen führen. 

Verzunderungsprozess in Kühlkanälen

Ablagerungen entstehen, wenn Mineralien und andere Verunreinigungen im Kühlmittel ausfallen und sich an den Innenflächen der Kühlkanäle ablagern. Dies ist besonders häufig bei Kühlsystemen auf Wasserbasis der Fall, wo sich Mineralien wie Kalzium und Magnesium ablagern, vor allem wenn hartes Wasser verwendet wird.

Mit der Zeit bilden sich diese Ablagerungen, die den Durchmesser der Kühlkanäle eingrenzen und eine Isolierschicht bilden, die eine effiziente Wärmeübertragung behindert. Das Ausmaß der Kesselsteinbildung hängt von Faktoren wie Wasserqualität, Temperatur und Durchfluss sowie von den für die Form und das Kühlsystem verwendeten Materialien ab.

Auswirkung von Zunder auf die Leistung des Spritzgießprozesses

1. geringere Effizienz der Wärmeübertragung

Die Hauptfunktion der Kühlkanäle besteht darin, die Wärme so effizient wie möglich aus der Form abzuführen. Wenn sich jedoch Zunder bildet, entsteht eine Isolierschicht zwischen der Form und dem Kühlmedium. Dadurch verringert sich die Wärmeübertragungsrate von der Form zum Kühlmittel, was zu verschiedenen thermischen Problemen führt:

• Örtliche Überhitzung (Hotspots): Die isolierende Wirkung des Steins verursacht eine ungleichmäßige Abkühlung, die zu lokalen Hot Spots im Inneren der Form führt. Diese ungleichmäßige Temperaturverteilung kann zu einer ungleichmäßigen Abkühlung des Formteils führen, wie z. B. bei falsch ausgelegten Wandstärken des Formteils, was zu Verformungen, Oberflächeneinbrüchen und anderen Maßungenauigkeiten führt.
• Verlängerte ZykluszeitWenn die Effizienz der Wärmeübertragung abnimmt, braucht die Form mehr Zeit, um auf die erforderliche Temperatur abzukühlen, damit das Teil sicher entformt werden kann. Dies führt zu längeren Zykluszeiten, verringert den Gesamtdurchsatz des Spritzgießverfahrens und erhöht die Produktionskosten.

2) Temperaturgradienten und thermische Spannungen

Durch ungleichmäßige Abkühlung aufgrund von Zunderablagerungen können Temperaturgradienten innerhalb der Form entstehen, bei denen verschiedene Bereiche der Form deutlich unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Diese Gradienten können zu thermischen Spannungen im Formenmaterial führen, insbesondere bei Präzisionsformen aus Materialien, die empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren. Länger andauernde thermische Spannungen können zu einer Verformung der Form führen, was sich auf die Genauigkeit und Konsistenz der Formteile auswirkt. Dies kann zu erhöhtem Ausschuss und der Notwendigkeit kostspieliger Reparaturen oder des Austauschs der Form führen.

3. erhöhter Energieverbrauch

Wenn Ablagerungen die Effizienz der Kühlkanäle verringern, wird mehr Energie benötigt, um die gewünschte Formtemperatur zu halten. Das Kühlsystem muss mit einer höheren Last arbeiten, um die verringerte Wärmeübertragung auszugleichen, was zu einem höheren Energieverbrauch führt. Dies erhöht nicht nur die Betriebskosten, sondern hat auch Auswirkungen auf die Umwelt, da der Prozess weniger energieeffizient ist.

4 Verminderte Qualität des Formteils

Die unmittelbarste und sichtbarste Auswirkung von Ablagerungen in den Kühlkanälen ist eine Verringerung der Teilequalität. Wenn der Kühlprozess weniger effizient ist, sind die Formteile anfälliger für das Auftreten von Fehlern wie z. B.:

• VerformungenUngleichmäßige Abkühlung führt zu einer unterschiedlichen Schrumpfung, die eine Verformung des Werkstücks verursachen kann.
• ZusammenbrücheUnzureichende Kühlung in einigen Bereichen kann zu einem Einsturz führen, bei dem die Oberfläche des Teils aufgrund einer unzureichenden Verfestigung des Materials zusammenbricht.
• Maßliche UngenauigkeitTemperaturgradienten, die durch Zunderablagerungen verursacht werden, können dazu führen, dass die Teile nicht den erforderlichen Maßtoleranzen entsprechen.

5. längere Ausfallzeiten und höhere Wartungskosten

Je größer das Problem der Ablagerungen wird, desto häufiger muss das Kühlsystem gewartet werden, um seine Effizienz wiederherzustellen. Die Reinigung der Kühlkanäle zur Beseitigung von Kesselsteinablagerungen ist oft ein zeitaufwändiger Prozess, der es erforderlich macht, die Form für mindestens ein paar Tage aus der Produktion zu nehmen. Diese Ausfallzeit kann die Produktionspläne erheblich beeinträchtigen, was zu Verzögerungen und höheren Kosten führt.

Werden Ablagerungen nicht rechtzeitig entfernt, kann es im Extremfall zu einer dauerhaften Beschädigung der Form kommen, z. B. durch eine vollständige Verstopfung der Kanäle, die kostspielige Reparaturen oder sogar den Austausch von z. B. konformen Kühleinsätzen erforderlich machen kann.