Bij spuitgieten is de koelfase cruciaal voor de algehele efficiëntie van het proces, omdat deze direct van invloed is op de cyclustijd, de productkwaliteit en de bedrijfskosten. Het onderhoud van de koelkanalen in de matrijs speelt een belangrijke rol in deze fase en kalkafzetting is een van de meest voorkomende en problematische fenomenen. Kalkafzetting in de koelkanalen kan het thermische gedrag van de matrijs ernstig beïnvloeden, wat kan leiden tot een aantal prestatieproblemen.
Schalen in koelkanalen
Schilfering treedt op wanneer mineralen en andere onzuiverheden in het koelmiddel uit de oplossing neerslaan en zich ophopen op de interne oppervlakken van de koelkanalen. Dit komt vooral voor bij koelsystemen op waterbasis, waar mineralen zoals calcium en magnesium afzettingen vormen, vooral wanneer hard water wordt gebruikt.
Na verloop van tijd hoopt deze aanslag zich op, waardoor de diameter van de koelkanalen wordt afgeklemd en een isolerende laag wordt gevormd die een efficiënte warmteoverdracht belemmert. De mate van kalkaanslag hangt af van factoren zoals waterkwaliteit, temperatuur en debiet, maar ook van de materialen die gebruikt zijn voor de matrijs en het koelsysteem.
Effect van schaal op de prestaties van het spuitgietproces
1. verminderde efficiëntie van warmteoverdracht
De belangrijkste functie van de koelkanalen is om de warmte zo efficiënt mogelijk uit de matrijs te verwijderen. Wanneer er zich echter kalkaanslag vormt, ontstaat er een isolerende laag tussen de matrijs en het koelmedium. Hierdoor vermindert de warmteoverdracht van de matrijs naar het koelmedium, wat leidt tot verschillende thermische problemen:
- Plaatselijke oververhitting (hotspots): Het isolerende effect van de steen veroorzaakt ongelijkmatige afkoeling, wat leidt tot lokale hete plekken in de matrijs. Deze ongelijkmatige temperatuurverdeling kan leiden tot ongelijkmatige afkoeling van het spuitgietproduct, zoals in het geval van verkeerd ontworpen wanddiktes van spuitgietproducten, wat resulteert in vervorming, ineenstorting van het oppervlak en andere dimensionale onnauwkeurigheden.
- Langere cyclustijdWanneer de efficiëntie van de warmteoverdracht afneemt, heeft de matrijs meer tijd nodig om af te koelen tot de vereiste temperatuur zodat het onderdeel veilig kan worden ontvormd. Dit leidt tot langere cyclustijden, waardoor de totale verwerkingscapaciteit van het spuitgietproces daalt en de productiekosten stijgen.
2. Temperatuurgradiënten en thermische spanningen
Door ongelijkmatige afkoeling als gevolg van kalkafzetting kunnen temperatuurgradiënten in de matrijs ontstaan, waarbij verschillende delen van de matrijs sterk verschillende temperaturen hebben. Deze gradiënten kunnen leiden tot thermische spanningen in het matrijsmateriaal, vooral bij precisiematrijzen van materialen die gevoelig zijn voor temperatuurschommelingen. Langdurige blootstelling aan thermische stress kan leiden tot vervorming van de matrijs, wat de nauwkeurigheid en consistentie van de gevormde onderdelen beïnvloedt. Dit kan leiden tot meer uitval en de noodzaak voor dure reparaties of het vervangen van matrijzen.
3. hoger energieverbruik
Wanneer kalkaanslag de efficiëntie van de koelkanalen vermindert, is er meer energie nodig om de gewenste matrijstemperatuur te behouden. Het koelsysteem moet op een hogere belasting werken om de verminderde warmteoverdracht te compenseren, wat leidt tot een hoger energieverbruik. Dit verhoogt niet alleen de bedrijfskosten, maar heeft ook gevolgen voor het milieu omdat het proces minder energie-efficiënt wordt.
4 Verminderde kwaliteit van het spuitgietproduct
Het meest directe en zichtbare effect van kalkaanslag in koelkanalen is een vermindering van de kwaliteit van de spuitgietproducten. Als het koelproces minder efficiënt wordt, zijn de spuitgietproducten vatbaarder voor defecten zoals:
- VervormingenOngelijkmatige koeling leidt tot verschil in krimp, wat vervorming van het werkstuk kan veroorzaken.
- Stort inOnvoldoende koeling in sommige gebieden kan leiden tot instorting, waarbij het oppervlak van het onderdeel instort als gevolg van onvoldoende stolling van het materiaal.
- MaatonnauwkeurigheidTemperatuurgradiënten veroorzaakt door kalkaanslag kunnen leiden tot onderdelen die niet voldoen aan de vereiste maattoleranties.
5. langere stilstand en hogere onderhoudskosten
Naarmate het probleem van kalkaanslag groter wordt, heeft het koelsysteem vaker onderhoud nodig om de efficiëntie te herstellen. Het reinigen van de koelkanalen om kalkaanslag te verwijderen is vaak een tijdrovend proces waarvoor de matrijs minstens een paar dagen uit productie moet worden genomen. Deze stilstand kan de productieschema's aanzienlijk beïnvloeden, wat leidt tot vertragingen en hogere kosten.
In extreme gevallen, als kalkaanslag niet tijdig wordt verwijderd, kan er permanente schade aan de matrijs ontstaan door bijvoorbeeld volledige verstopping van de kanalen, waardoor dure reparaties of zelfs vervanging van bijvoorbeeld conforme koelinzetstukken nodig kunnen zijn.
