Influence of scale deposition on maintenance of injection molds

• Autorzy: Poszwa P. , Szostak M.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2018.1.6

Warianty tytułu

PL

Wpływ odkładania się kamienia na eksploatację form wtryskowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The cooling system of an injection mold serves a substantial role in the process of plastic injection. It is responsible for efficient dissipation of heat from the injection mold, generated by the plasticized material which during the injection phase is introduced into the mold. Apart from rapid heat dissipation, it is important to achieve uniform distribution of temperatures on the surface of the molding cavity. This study focuses on the phenomenon of lime scale deposition in injection mold cooling systems. Lime scale deposition results in reduction of the cooling canal’s section diameter, as well as a clear reduction in cooling efficiency due to its lowered thermal conductivity. The study specifies the influence of many factors (geometry of the cooling system and molded piece, coolant temperature, type of plastic material) on the utilization of the injection mold as a result of the occurrence of lime scale in the cooling system. The conducted numerical simulations have allowed to account for the impact of the deposit layer’s thickness on the distribution of temperatures on the molding cavity’s surface, the average injection mold temperature, as well as the time required to solidify the plastic material products.

PL

Układ chłodzenia formy wtryskowej odgrywa niebagatelną rolę w procesie wtryskiwania tworzyw sztucznych. Odpowiada on za sprawny odbiór ciepła z formy wtryskowej dostarczonego przez uplastycznione tworzywo, które w fazie wtrysku jest wprowadzone do formy. Oprócz szybkiego odbioru ciepła istotne jest, aby rozkład temperatury na powierzchni gniazda formującego był równomierny. W niniejszej pracy skupiono się na zjawisku osadzania się kamienia w układach chłodzących form wtryskowych. Kamień powoduje zarówno zwężenie przekroju kanału chłodzącego, jak i wyraźny spadek wydajności chłodzenia ze względu na jego niską przewodność cieplną. W pracy określono wpływ wielu czynników (geometria układu chłodzenia oraz wypraski, temperatura cieczy chłodzącej, rodzaj tworzywa) na eksploatację formy wtryskowej w wyniku pojawienia się kamienia w układzie chłodzącym. Przeprowadzone symulacje numeryczne pozwoliły uwzględnić wpływ grubości warstwy osadu na rozkład temperatury na powierzchni gniazda formującego, średnią temperaturę formy wtryskowej, a także czas potrzebny do zestalenia wyrobów produkowanych z tworzyw sztucznych.

Słowa kluczowe

EN

injection mold; cooling phase; lime scale; fouling

PL

forma wtryskowa; faza chłodzenia; kamień osadowy; zanieczyszczenia

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 20, no. 1
• Strony: 39--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Poszwa P.

• Faculty of Mechanical Engineering and Management Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

autor

Szostak M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Management Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Autodesk Inc., 11 factors for efficient mold cooling - Balancing speed and quality to reduce cycle time, 2016.
• 2. Autodesk Inc., Autodesk Moldflow Insight, San Rafael, CA. 94903, USA, 2017.
• 3. Bott T B. Fouling of Heat Exchangers, Amsterdam-Lausanne-New York-Oxford-Shannon-Tokyo: Elsevier, 1995.
• 4. Gane P A C, Cathy J, Ridgway C J, Schoelkopf J. Heat transfer through calcium carbonate-based coating structures: observation and model for a thermal fusing Process. Omya Development AG, University of Maine.
• 5. Garrett-Price B A, Smith S A, Watts R L, Knudsen J G. Fouling of Heat Exchangers: Characteristics, Costs, Prevention, Control, and Removal, Parkdridge, NJ: Noyes Publications, 1985
• 6. Kelly A. L., Mulvaney-Johnson L., Coates P. D., Effect of copper alloy mold tooling on cycle time and product quality. 67th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers 2009, Brookfield, Conn: Society of Plastics Engineers, 2009 .
• 7. Kocsis D. Modeling and vibration analysis of lime scale deposition in geothermal pipes. Environmental Engineering and Management Journal, 2014; 13 (11): 2817-2824.
• 8. Mostafa M.A. Fouling of Heat Transfer Surfaces, Heat Transfer - Theoretical Analysis, Experimental Investigations and Industrial Systems, Prof. Aziz Belmiloudi (Ed.), InTech 2011, https://doi.org/ 10.5772/13696.
• 9. Pepliński K, Bieliński M. Prototype modular inserts to boost the cooling of mold cavities in polymer processing. Polimery, 2015; 60 (11-12): 747-750 http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2015.747.
• 10. Saifi A, Amiri A E, Elhassnaoui A, Obbadi A, Errami Y, Sahnoun S. Thermography model for detecting the scale thickness in water pipes. 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC), pp. 1-4, Marrakech, 2015.
• 11. Shah R K, Sekulic D P. Fundamentals of Heat Exchanger Design, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2003.
• 12. Sikora R., Processing of Macromolecular Plastic Materials, Warszawa: Wydawnictwo Edukacyjne Zofii Dobkowskiej (Zofia Dąbkowska Educational Publishing), 1993.
• 13. Zhang Z, Zhang B, Li Z. Study on the prediction model of heat transfer coefficient during tube digestion. Light Metals 2015: ,http://doi.org/10.1007/978-3-319-48248-4_6.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).