Nghiên cứu và thiết kế hệ thống tản nhiệt tối ưu cho khuôn ép phun kim loại

Abstract

Metal Injection Molding (MIM) combines plastic injection molding with powder metallurgy to produce high-strength, complex metal components. While mold design is critical to production quality, conventional 2D cooling channels often cause non-uniform temperature distribution, leading to overheating and structural defects. This study proposes an integrated manufacturing approach involving mold flow analysis, 3D conformal cooling channel design, experiment, and evaluates the effect of the new design. Through experimental injection molding tests, the feasibility of this integrated technology was validated. Results demonstrate that the optimized 3D conformal cooling system significantly enhances cooling efficiency and mold temperature uniformity. Consequently, this approach not only improves product quality and reduces defects but also shortens the molding cycle, substantially increasing overall production productivity.

Tóm tắt

Đúc phun kim loại (MIM) là sự kết hợp giữa đúc phun nhựa và luyện kim bột để sản xuất các linh kiện kim loại có cường độ cao và hình học phức tạp. Mặc dù việc thiết kế khuôn đóng vai trò then chốt đối với chất lượng sản xuất, nhưng các kênh làm mát 2D truyền thống thường gây ra tình trạng phân bổ nhiệt độ không đồng đều, dẫn đến hiện tượng quá nhiệt và các khuyết tật về cấu trúc sản phẩm. Trong nghiên cứu này, một phương pháp sản xuất tích hợp đã đề xuất bao gồm: phân tích dòng chảy trong khuôn, thiết kế kênh làm mát theo biên dạng 3D, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả làm mát của thiết kế mới. Thông qua các thử nghiệm đúc phun thực tế, tính khả thi của công nghệ tích hợp này đã được xác thực. Kết quả cho thấy hệ thống làm mát 3D tối ưu giúp cải thiện đáng kể hiệu suất giải nhiệt và độ đồng đều của nhiệt độ khuôn. Do đó, phương pháp này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu khuyết tật mà còn rút ngắn chu kỳ đúc, giúp tăng đáng kể năng suất sản xuất tổng thể.