■株式会社OPM/ 森本一穗
接續12月刊內容
我們設計過大量的隨形水路案例，然而設計的案例越多 反而讓我們覺得需要認知的東西也更多，也經常會使我 們對隨形水路作出新的認識。比如以下這個發動機壓鑄 模具的案例，它使我們面臨到我們以往卓有成效的串聯 隨形水路（Streamline）完全無法發揮效果的狀況。由 於壓鑄模具比塑料模具的熱量要多3~4倍，串聯水路時 從IN進去的冷卻水在從OUT出來前就已經沸騰，不要 說冷卻效果了，連水流量都無法保證，完全無法實現冷 卻效果。此案例中模具入子的受熱量非常大，因此可以 作為分析壓鑄模具隨形水路的典型案例，非常有參考價 值。
(圖1)是此WJ發動機壓鑄模具內的串聯隨形水路樣式。 通過壓鑄解析軟件MAGMA（德國）解析出來的結果為， 不論流量 0.2L 還是 1.0L/min 時，到 OUT 附近時就已經 接近沸點溫度。我們將流量設定為2.0L/min作了實際 試模，然而面對630°C的高溫鋁合金時也完全沒有冷 卻作用。 從此例中我們認識到在壓鑄模具中，隨形水路如果不用 並聯方式的話是無法對應的。 最終我們設計的版本為如(圖2)所示的並聯隨形水路 （Parallel）。大家也可以仔細觀察考慮一下此水路的樣 式。設計的要點是：
1）確保更多的冷媒量
2）縮短水路的流長 像壓鑄模具這種最大限度要求流量和冷卻能力的場 合，並聯水路是合適的選擇。不過，設計時也要根 據實際模具形狀來判斷，具體設計時可以隨時諮詢我 們，我們來提供最合適的隨形水路方案。
在本次最終章節裡，我想就並聯隨形水路給大家做一 個詳細的介紹。本來想直接詳細介紹上述的壓鑄模具 案例，但是因為涉及產品保密，所以在此使用我司以 前設計的塑料模具，在串聯水路和並聯水路時的冷卻 效率的比較給大家做個介紹。
如(圖3-①)所示的產品的隨形水路，母模側左邊是 串聯樣式，右邊是並聯樣式。（注：公模因為受形狀 限制，仍採用以往的串聯樣式。）並聯樣式的流速結 果(圖3-②)所示，幾乎無壓力損失。和串聯方式比 較，並聯方式的冷媒流量可以達到3倍左右，流長也 可以設計為最短。流長越長冷卻效果會越下降，這點 也需要注意。我們也可以用下面的熱計算公式（比熱 容公式）來分析在實現冷卻效果中的各個因素
Q=mcΔｔ :Q熱量=J :m質量=ｇ :c比熱容=ｃal/g・K :Δｔ溫度變化值=K ※質量m為模具質量，為固定值 ※比熱容c也是固定值 冷媒流量越大，單位時間內的去熱量會增加。其中， 溫度變化值Δｔ也是流速越快越大。最終溫度變化值 Δｔ越大，我們就可以判斷為冷卻效果越好。其實不 用考慮的太複雜，用我們中學學過的這個簡單的基礎 公式就可以找到要點。
實際的冷卻效果的解析結果比較為圖29~30。 (圖4)是塑料產品表面溫度的比較。 傳統水路時為70～99℃，串聯隨形水路時為62℃～ 78℃，而並聯隨形水路時達到了比串聯時更低的 61℃～75℃。 (圖5)是塑料平均溫度的比較。 傳統水路時為107℃～128℃，串聯隨形水路時為 93℃～118℃，而並聯隨形水路時達到了比串聯時更 低的91℃～113℃。然後我們看看變形量。
圖1: 壓鑄模具的ＷＪ入子的解析的一例（鋳造解析ＭＡＧＭＡ）
(圖6)是X方向的變形解析結果。和傳統水路相比， 串聯隨形水路改善了約33%，而並聯隨形水路則改善 了38%。 (圖7)是Y方向的變形解析結果。和傳統水路相比， 串聯隨形水路改善了約63%，而並聯隨形水路則改善 了70%。
積極的採用並聯方式設計，可以最大的提升我們的冷 卻效率，不過並聯隨形水路在設計時也需要考慮容易 堵塞，後期保養困難這樣的問題。我司OPM研究所 目前也在聯合某知名CAD軟件公司開發隨形水路自 動設計的軟件，開發完成後相信大家可以簡單快捷的 設計合理的隨形水路。然後，在隨形水路的後期保養 方面，水路內部的光潔度提升、防止堵塞等工藝方面 我們也在整合周邊設備的資源去完善隨形水路的後期 保養。
最後，感謝各位在這半年來對本稿的支持與厚愛，也 衷心希望本稿能對大家有一些啟發和幫助。■
圖2: 並聯式樣隨形水路的一例
圖3-1: 我司設計的串聯式樣與並聯式樣隨形水路/ 圖3-2: 我司設計的並聯式樣隨形水路的流速比較
圖 4: 冷卻性能比較（傳統水路、串聯隨形水路、並聯隨形水路）＊產品表面溫度
圖5: 冷卻性能比較（傳統水路、串聯隨形水路、並聯隨形水路）＊產品平均溫度 
圖6: 變形比較（傳統水路、串聯隨形水路、並聯隨形水路）＊產品長方向 
圖 7: 變形比較（傳統水路、串聯隨形水路、並聯隨形水路）＊產品短方向
