注塑模(mó)具的(de)熱平衡控製注塑機和模具的熱傳導是生產注(zhù)塑(sù)件的關鍵。
模(mó)具內部,由塑料(如熱塑性塑料)帶來的熱量通過熱輻射傳遞(dì)給材料(liào)和模具的鋼(gāng)材,通過(guò)對流傳遞給(gěi)導熱(rè)流體。另外(wài),熱量通過熱輻射被傳遞(dì)到大氣和模(mó)架。被導熱流體吸收的熱量由模溫機來帶走。模具的(de)熱平衡(héng)可以(yǐ)被描(miáo)述(shù)為:P=Pm-Ps.式中P為模溫機帶走的熱量;Pm為塑料引入的熱量;Ps為模具散發到大氣的(de)熱量。
控製模(mó)具溫度的目的和模具溫度對注塑件的影響注塑工藝中,控製模具溫度的(de)主要目的一是將模(mó)具加熱到工作溫(wēn)度,二是保持模具溫度恒定在工(gōng)作溫度。以上兩點做(zuò)的(de)成功的(de)話,可(kě)以把循環時間最優化,進而保證注塑件穩定的高質量。注(zhù)塑模溫機溫度會影響(xiǎng)表麵質量,流動性,收縮率,注塑周期以及變(biàn)形等(děng)幾方麵(miàn)。
注(zhù)塑模溫機溫度過高(gāo)或不足對不同的材料會帶來不同的影響。對熱塑性塑料而言,模具溫度高一點通常會改善表(biǎo)麵質量和流(liú)動性,但(dàn)會(huì)延長冷卻時間和注塑周期。模(mó)具溫度低一(yī)點會降低在模具內的(de)收縮,但(dàn)會增加脫模後注塑件的收縮率。而對(duì)熱固性塑料來說,高一點的模具(jù)溫度通常會減少循環時間,且時間由零件冷卻所需時間決定。此外,在塑膠的加工中,高一點的模具溫度還會減少塑化時間,減少(shǎo)循環次數(shù)。
有效控(kòng)製模具溫度的預備條件溫度控製係統由(yóu)模具(jù)、模溫機、導(dǎo)熱流(liú)體三部分組成。為了確保熱量能加給模具或移走,係統各部分必須滿足以下條件:首先是在模具內部,冷卻(què)通道的表麵積必(bì)須足夠大,流(liú)道直徑要匹配泵的能(néng)力(泵的壓力)。型腔中的溫度分(fèn)布對零件變形和內在壓(yā)力有(yǒu)很(hěn)大的影(yǐng)響。
合理設置冷卻通道可以降低內在(zài)壓力,從(cóng)而提高了注塑件的質量(liàng)。它還可以縮短循環時間,降低產品(pǐn)成本。其次是(shì)模溫機必須能夠使導熱流體的溫度恒定在1℃-3℃的範圍內,具體(tǐ)根(gēn)據注塑件質量要求來定。第三是導熱流體(tǐ)必須具有良好的熱傳導能力,最重要的是,它要能在短時間內導入(rù)或導出大量的熱(rè)量。從熱力學的角度來看,水明顯比油好。
工作原理注塑模溫機由水(shuǐ)箱、加熱(rè)冷(lěng)卻係統、動力傳輸係統、液位(wèi)控製係統以及溫度傳感器、注入口等器件組成。通常情況下,動力傳輸係統(tǒng)中的泵使熱流體從裝有內置加熱器和冷卻器的水箱中到達模具(jù),再從模具(jù)回到水箱;溫度傳感器測量(liàng)熱流體的溫度(dù)並把數據傳送到控製部分的控製器;控製器調節熱流體的溫度,從而間接調節模具的溫度。如果模溫機在生產中,模具(jù)的溫度超過控製器的設定值(zhí),控製(zhì)器就會打開電磁(cí)閥接通進水管,直到熱流液的(de)溫(wēn)度,即模具的溫度回到設定值。如果模具溫度低於設定值,控製器就會打開加熱器。
注塑模溫機的種類是根據使用(yòng)的導熱流體(水(shuǐ)或導熱油)來劃分的。用運水式注塑模溫(wēn)機(jī)通常最大出口溫度95℃。用運油(yóu)式模(mó)溫機用於工作溫度≥150℃的場合。通常情況(kuàng)下,帶有開口(kǒu)水箱加熱的模溫(wēn)機適於用水(shuǐ)溫機或油溫機,最大(dà)出口溫度為90℃至150℃,這種模(mó)溫(wēn)機的主要特點是設計簡單,價格經濟。在這種機器的(de)基礎上又衍生了一種使(shǐ)用高溫水溫機,其可允許的出口溫度為(wéi)160℃或更高,由於在溫度高於90℃的時候,水的熱傳導(dǎo)性比同溫度下的油好很(hěn)多,因此這種機器有著突出的(de)高(gāo)溫工作能力。
除次(cì)之外,還有一種強製流動的模溫機,出於安全(quán)因素,這(zhè)種(zhǒng)模溫機設計工作溫度為150℃以上,使用導熱油。為了防止注(zhù)塑模溫機(jī)加熱器裏的油過熱,該機使用了強製流動泵送係統,且加熱器由一定數(shù)量的的管子(zǐ)堆疊(dié)組成,管子裏有裝(zhuāng)有翅片的加熱元件用於導流。
控(kòng)製模具內的溫度各點不均勻,也和注射周期中的時間點有(yǒu)關。在注射以後模腔的溫度升到最高,這時(shí)熱的熔體碰到模腔的冷壁,當零件移走後溫度(dù)降到(dào)最低。模溫機的作(zuò)用就是保持溫度恒定在θ2min和(hé)θ2max之間,也就是說防止溫度差△θw在生產(chǎn)過程或(huò)間隙上下波動。以下(xià)的幾種控製(zhì)方法適(shì)用於控製模具的溫度:控製流體溫度是最常用的(de)方法,且控製精度可(kě)以滿足大多數情況要(yào)求。
使用這種控製方法,顯示(shì)在控製器(qì)的溫度和模具溫度並不一致;模(mó)具的溫度波動相當大(dà),因為影響模(mó)具的熱因素沒有直接測量和補償這些因(yīn)素包括注射(shè)周期的改變,注射速度,熔化溫度和(hé)室溫。其(qí)次(cì)就是模具溫度的直(zhí)接控製。該方法是在(zài)模具內部裝溫度傳感器,這在模具溫度控製(zhì)精度要求比較高(gāo)的情況(kuàng)下才會采用。模具溫度控製的(de)主要特(tè)點包括:控製器設定的溫度與模具溫度一(yī)致;影響模具的熱因(yīn)素可以直接測量和補償。通常情況下,模具溫度的穩定性比(bǐ)通過控製流體溫度更好。
此(cǐ)外,模具溫度控(kòng)製在生產過程(chéng)控製中(zhōng)的重複性(xìng)較好。第三是聯合控(kòng)製。聯合控製是上述方法的綜合,它能同時控製流體和模具(jù)的溫度。在聯合控製中,溫(wēn)度傳(chuán)感(gǎn)器在模(mó)具中的位(wèi)置極其重要,放置溫度傳感(gǎn)器時,必須考慮形狀、結構及冷卻(què)通道的位置。另外,溫度傳感器應被放置在對(duì)注塑件質量起決定性作用的地方。連接一個或多個模溫機到注塑機控製器上有很多途徑。從操作性、可靠性和抗幹擾考慮最好使用數字接口,如RS485.在控製單元和注塑機之(zhī)間可以通(tōng)過軟件傳遞信息。模溫機(jī)還可(kě)以自動控製。
注(zhù)塑(sù)模溫機的配置與使用注塑模溫機的配置應根據加工的材料,模具(jù)的重量,要求的預熱時間和生產率kg/h來綜合判定(dìng)。當使用(yòng)導熱油時,操作者必須遵守這樣的安全規定:不要把模溫機放(fàng)在靠近熱源火爐的地方;接頭使用有(yǒu)錐度的防(fáng)漏和具有(yǒu)耐溫耐壓的軟管或硬管;定期檢查溫度控製(zhì)回路模溫機,接頭和模具有無泄露,功能是否正常;定期更換導熱(rè)油(yóu);應當選(xuǎn)用人工合成油,熱穩定性好,結焦傾向(xiàng)小。在模溫機的使用上,選擇合適的導熱流體極為關鍵。用水作導熱流體經(jīng)濟,幹淨,使用簡(jiǎn)便,一旦溫度控製回路如軟管聯結器(qì)泄漏,流出來的水可(kě)直(zhí)接排放到下水道。
但用水作導熱流體(tǐ)水也有缺點:水的沸點低;根據水的組成,可能會(huì)腐蝕和結(jié)垢,引起壓(yā)力損失(shī)增大和模具和(hé)流體之間的熱交換效率下(xià)降等等。在使用水作為導熱流體時,應考慮以下預防措施:用防腐蝕劑預先處理溫度控製回(huí)路;進水口前使(shǐ)用過濾器;定期用除鏽藥劑清洗(xǐ)水溫機和模具。用導熱油時沒有水的缺點。油的沸點高(gāo),它們可(kě)以(yǐ)用於溫度高於300℃甚至更高的情況,但導熱油的熱量傳遞係數隻有(yǒu)水的1/3,因此油溫機在注塑方麵(miàn)沒有水溫機用的廣泛。