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注塑模具温度调节的重要性

文章来源: 科翔模具 人气:3804 发表时间:2023-04-13 09:43:38

[导读]:注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的,就是要通过控制模具温度,使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率。

一、模具温度调节的重要性


(一)模具温度及其调节系统对塑件质量的影响


无论何种塑料进行注射成型,均有一个比较适宜的模具温度范围,在此温度范围内,塑料熔体的流动性好,容易充满型腔,塑件脱模后收缩和翘曲变形小,形状与尺寸稳定,力学性能以及表面质量也比较高。为了使模温能控制在一个合理的范围内,必须设计模具温度的调节系统。温度的调节是指对饮具进行冷却或加热,必要时两者兼有,从而达到控制模品的自的。对具血进的调书是指对损具进行品神、塑件的形状与尺寸、生产效率及成工对于黏度低、流动性好的塑料,因为成温的要求有关。温部不在好的或常用常温水对模具进行冷却,有时为了进一步缩短在模内聚甲醛、聚苯醚和氟塑料等,为了提高充型性能,成型工艺要求有较高的模温,冷却时间,亦可用冷水控制模温。对于黏度高、流动性差的塑料例如聚碳酸酯,聚砜、因此经常需要对模具加热。


对于點流温度或熔点铰低的塑料,一般需用常温或冷水对模具冷却;而对于高黏流温度或高熔点的塑料,可用温水控制模温。对于热固性塑料,模温要求为150、 200℃,必须对模具加热。流程长、壁厚较大的塑件,或者黏流温度或熔点虽不高,但成型面积很大时,为了保证塑料熔体在充模过程中不至温降太大而影响充型,可对模具采取适当的加热措施。对于大型模具,为保证生产之前用较短时间达到工艺所要求的模温,可设置加热装置对模具进行预热。对于小型薄壁塑件,且成型工艺要求模温不太高时,可以不设置冷却装置而依靠自然冷却。设置温度调节装置后,有时会给注射生产带来一些问题,例如,采用冷水调节模温时,大气中水分易凝聚在模型表壁,影响塑件表面质量。而采用加热措施后,模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失,从而造成卡死或无法工作,设计时应予以注意。


(二)模具温度与生产效率的关系


模具温度与生产效率的关系主要是由冷却时间来体现的,塑件在模具内停留冷却的时间t2与温差Δ0成反比关系,若要缩短塑件在模内的停留冷却时间以提高生产效率,就必须在工艺条件允许的情况下尽量增大塑料与型腔的温差。但是,如果模具没有温度调节系统,模内的热量就会随着注射次数的增加而逐渐积累,使模温逐渐升高,导致Δ0减小,从而生产效率随着塑件在模内停留时间和成型周期的延长而下降,因此,模具内设置温度调节系统是非常必要的。


二、冷却系统的计算


冷却系统的计算包括热传导面积的计算、温控介质通道的尺寸和介质用量的确定以及通道回路的排布等,这些工作仍是注射模设计中的一个难点,主要是理论方面缺乏热传导分析和热计算基础。近年来借助于计算机,已经在这些方面取得了一定的成果和进展,但有些问题仍需进一步探讨与完善。这里仅介绍注射模冷却系统设计的基本思路和设计原则。


(一)需要用冷却水扩散的模具热量塑料传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热据及模具传给注射机热址的差值即为用冷却水扩散的模具热量。


三、冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构


(一)冷却系统的设计原则


(1)冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大 型腔表面的温度与冷却水道的数量、截面尺寸及冷却水的温度有关。在冷却水道数量和尺寸不同的条件下通入不同温度的冷却水后,模具内的温度分布情况。由图可知,采用5个较大的水道孔时,型腔表面温度比较均匀,出现60~60.05℃的变化,而同一型腔采用2个较小的水道孔时,型腔表面温度出现53.33~58.38℃的变化,由此可以看出,为了使型腔表面温度分布趋于均匀,防止塑件不均匀收缩和产生残余应力,在模具结构允许的情况下,应尽量多设冷却水道,并使用较大的截面尺寸。


(2)冷却水道至型腔表面距高应尽量相等 当塑件壁序均匀时,冷却水道到型腔表面好距)除,不是当件不均匀时,厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些,间雕也可适当小一些。一般水道孔边至型腔表面的距离应大于10mm,常用12~15mm.


(3)浇口处加强冷却 塑料熔体充填型腔时,浇口附近温度很高,距浇口越远温度就越低,因此浇口附近应加强冷却,通常将冷却水道的入口处设置在浇口附近,使浇口附近的模具在较低温度下冷却,而远离浇口部分的模具在经过一定程度热交换后的温水作用下冷却。


(4)冷却水道出、入口温差应尽量小 如果冷却水道较长,则冷却水出、入口的温差就比较大,易使模温不均匀,所以在设计时应引起注意。降低了出、入口冷却水的温差,提高了冷却效果。


(5)冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置 对收缩率较大的塑料,例如聚乙烯,冷却水道应尽量沿着塑料收缩的方向设置。方形塑件采用浇口的冷却水道,冷却水道从浇口处开始,以方环状向外扩展。此外,冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的熔接部位,以免产生熔接痕,降低塑件强度;冷却水道要易于加工清理,一般水道孔径为10mm左右,冷却水道的设计要防止冷却水的泄漏,凡是易器的部位要加密封网等等。


(二)常见冷却系统的结构


塑料制件的形状是多种多样的,对于不同形状的塑件,冷却水道的位置与形状也不一样。


(1)浅型腔扁平塑件浅型腔扁平塑件在使用侧浇口的情况下,通常采用在动、定模两侧与型腔表面等距离钻孔的形式。


(2)中等深度的塑件 对于采用侧浇口进料的中等深度的壳形塑件,在凹模底部附近采用与型腔表面等距离钻孔的形式,而在凸模中,由于容易储存热量,所以从加强冷却角度出发,按塑件形状铣出矩形截面的冷却槽,如凹模也需加强冷却。


(3)深型腔塑件深型腔塑件困难的是凸模的冷却。在凹模一侧从浇口附近进水,水流沿矩形截面水槽和圆形截面水道围绕型腔一周之后,从分型面附近的出口排出。凸模上采取加工出螺旋槽和一定数量的不通孔,每个不通孔用隔板分成底部连通的两个部分,从而形成凸模的冷回路。这种隔板形式的冷却水道加工麻烦,隔板与孔的配合要求紧,否则隔板容易转动而达不到设计目的,所以大型深型腔塑件常常采用的冷却水道。凸模及凹模均设置螺定式冷却,所以大型深院白附近,水流分别流经凸模与凹模的螺旋槽后在分型面附近流出,这种形式的冷却水道冷却效果特别好


(4)细长塑件 细长塑件的冷却水道在细长的凸模上开设比较困难,常常采用喷射式水道或间接冷却法。喷射式冷却水道,在凸模中部开一个不通孔,不通孔中插入一管子,冷却水流经管子喷射到浇口附近的不通孔底部,然后经过管子与凸模的间隙从出口处流出,使水流对凸模发挥冷却作用。间接冷却法的两个例子。凸模用导热性良好的铍铜制造,然后用喷射式将水喷至凸模尾端进行冷却;将铍铜的一端加工出翅片,把另一端插入凸模中,用来扩大散热面积,提高水流的冷却效果。


四、模具加热系统


当注射成型工艺要求模具温度在80℃以上时,模具中必须设置加热装置。模具加热的方法很多,用热水、热油、蒸汽和电加热等。如果介质采用各种流体,其设计方法类似于冷却水道。目前,普遍应用的是电加热温度调节系统。


(一)电加热的方式电加热通常采用电阻加热法,其加热方式有以下三种:


(1)电阻丝直接加热将选择好的电阻丝放入绝缘瓷管中装入模板内,通电后就可对模其加热。但电阻丝与空气接触后易氧化,寿命不长,也不太安金。


(2)电热圈加热将电阻丝绕制在云母片上,再装夹在特制的金属外壳中,电阻丝与金属外壳之间用云母片绝缘,模具放在其中进行加热。其特点是结构简单,更换方便,但缺点是耗电量大。这种加热装置更适于压缩榄、压注榄的加热。


(3)电热棒加热 电热棒是一种标准的加热元件,它是由具有一定功率的电阻丝和带有耐热绝缘材料的金属密封管构成,使用时只要将其插入模板上的加热孔内通电即可,电热棒加热的特点是使用和安装均很方便。


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