Moldex3D模流分析之如何评估模温机与水路是否兼容

模温机与模具水路搭配是否合适呢？

射出成型制程中控制模温的方式，通常是由模温机提供之冷却液通过模具，利用冷却液温度使模具保持在固定温度。然而每一副模具的水路设计都不同，为不同设计的水路购买模温机会产生大量成本，所以要怎么确认目前手上的模温机可以与水路搭配呢?在回答这个问题之前，我们先要来了解甚么是水路系统。

水路系统

如下图一所示，模具冷却液的流动路径上，除了模具内水路之外，模具水路会利用软管(hose) 或 岐管 (Manifold) 串接，将来自模温机的冷却液分散至模具内，冷却液通过模具之后再汇流一起，导引至模温机。

图一 水路系统

冷却液流至模温机内部后，先通过热交换器 (heat exchanger)，根据用户设定模温温度，热交换器对冷却液进行加热或冷却，最后再透过帮浦(pump) 将冷却液推出模温机外。

我们知道流动必然是从高压流向低压，在整个流动路径上，冷却液从帮浦(pump) 流出位置拥有最大流体压力，流体压力随着流动路径逐渐递减，回流至帮浦(pump)变成最小值。

帮浦与水路之间的关系

从模温机厂商的规格书之中，常见到模温机帮浦效能曲线，其输出压力越大，流量越小，反之压力越小流量越大。 而我们从管路理论得知，在水管管径固定的情况下，流量越大水管压力差越大。 帮浦与水路两者组合一起达到压力平衡，就可以得到水路内流量与压力，如图二所示。

图二 模温机与模具水路关系

Moldex3D可以提供什么功能来帮助？

Moldex3D 可以为连接水路的进水口指定模温机(见图三) ，使用者在没有流量计的情况下，可以根据手上模温机规格来设计及验证对应的水路布局，就可以从模拟知道水路与模温机之间的关系(见图四)，得到更合理的水路进口条件，不需要再猜测进水口的流量或压力。 除了知道水路分析的水管流量，再配合模温分析观察是否达到目标模温，藉此评估此模温机是否适用于当前的模具水路。

图三 Moldex3D设定水路边界条件接口

图四 Moldex3D分析流量与压力关系

总结

对于模温机厂商而言，不可能了解客户每一个模具的水路设计，而对于客户而言，为了每一套模具购买不同模温机并不划算。 因此大部份情况下是以模具大小、塑件大小及模温需求，推测目前模温机与模具是否可以搭配，再根据现场模温状况更精准地调整模温机。 但有些水路设计较为特别，特别是异型水路(conformal cooling) 设计，往往并非标准的长条圆形水管，较不容易从经验上评估模温机。此时在Moldex3D的协助下，透过输入水路系统信息，包含模温机规格及水路几何，就可以有更多参考信息预先判断模温机的表现能力。