¿Qué es el sistema de refrigeración en la fundición a presión?

El sistema de refrigeración en la fundición a presión es el mecanismo de control de temperatura que extrae el calor del metal fundido a medida que se solidifica en la matriz. Este sistema evita el sobrecalentamiento de la matriz, garantiza la correcta solidificación de la pieza y mantiene los tiempos del ciclo de producción.

Sin una refrigeración eficaz, las matrices se sobrecalentarían, las piezas presentarían defectos y la producción se ralentizaría drásticamente. El sistema de refrigeración hace circular el refrigerante por los canales de los bloques de la matriz para extraer el calor y mantener temperaturas óptimas durante todo el proceso de fundición.

Componentes del sistema de refrigeración

Un sistema de enfriamiento de fundición a presión se basa en cuatro componentes principales que trabajan juntos para controlar la temperatura:

• Canales de enfriamiento:Pasajes de agua mecanizados directamente en los bloques de matriz que transportan refrigerante a los puntos calientes.
• Bomba:Dispositivos de circulación que mueven el refrigerante a través del sistema a caudales controlados.
• Válvulas:Dispositivos de control de flujo que regulan la distribución del refrigerante a las diferentes zonas de la matriz.
• Enfriadores e intercambiadores de calor:Unidades de control de temperatura que eliminan el calor del refrigerante que regresa antes de la recirculación.

Tipos de métodos de enfriamiento

La fundición a presión moderna utiliza diversos métodos de refrigeración para gestionar eficazmente el calor. Cada método cumple funciones específicas según la geometría de la pieza y los requisitos de producción.

Circuitos de refrigeración

El diseño del circuito determina cómo fluye el refrigerante a través de la matriz:

• Circuitos en SerieLos circuitos en serie conectan los canales de refrigeración en secuencia. El refrigerante entra por un punto y fluye por cada canal antes de salir. Este diseño proporciona una velocidad de flujo uniforme, pero provoca un aumento de temperatura a lo largo del recorrido del circuito. Los circuitos en serie funcionan mejor con matrices con cargas térmicas constantes.
• Circuitos ParalelosLos circuitos paralelos distribuyen el flujo de refrigerante entre varios canales simultáneamente. Cada canal recibe refrigerante a la misma temperatura de entrada, lo que proporciona una refrigeración más uniforme en toda la matriz. Sin embargo, la distribución del flujo puede ser desigual sin un equilibrio adecuado. Los circuitos paralelos son ideales en matrices con diferentes requisitos térmicos en las diferentes zonas.

Componentes de refrigeración específicos

Los componentes especializados abordan los desafíos de enfriamiento en áreas de matriz complejas:

• DeflectoresLos deflectores redirigen el flujo de refrigerante dentro de canales de gran diámetro. Estos insertos en forma de aspa crean patrones de flujo turbulento que mejoran transferencia de calorLos deflectores evitan condiciones de flujo laminar que reducen la eficiencia de enfriamiento.
• BurbujeadoresLos burbujeadores suministran refrigerante directamente a núcleos o pines profundos. Un tubo central suministra refrigerante a la punta del componente, donde cae en cascada por la superficie exterior antes de regresar a través de una camisa exterior.
• Pines térmicosLos pines térmicos utilizan materiales de alta conductividad para transferir el calor desde puntos calientes aislados. Estos insertos metálicos sólidos conducen el calor desde las zonas problemáticas a los canales de refrigeración cercanos.

Enfriamiento conformado

Canales de enfriamiento avanzados que siguen los contornos de la pieza en lugar de trayectorias de perforación rectas. La tecnología de impresión 3D permite estas geometrías de canales complejas.

Estos canales curvos mantienen distancias constantes con respecto a las superficies de la cavidad. El resultado es un enfriamiento más uniforme y tiempos de ciclo más cortos.

Enfriamiento por chorro

Flujos de refrigerante de alta velocidad dirigidos a superficies específicas del molde. Los chorros proporcionan un enfriamiento intenso y localizado para puntos calientes persistentes.

Este método es eficaz para superficies externas de matrices y componentes deslizantes. Los chorros de impacto generan altos coeficientes de transferencia de calor mediante convección forzada.

Heat Pipes

Tubos sellados que contienen fluidos de cambio de fase que transfieren calor mediante evaporación y condensación. No requiere alimentación externa para su funcionamiento.

Los tubos de calor transportan grandes cantidades de calor a largas distancias. Son ideales para refrigerar zonas remotas donde los canales convencionales no son prácticos.