模具的溫度控制

1、R12.02模具的溫度控制3 在射出成形中,射出於模具內(nèi)之熔融材料溫度,一般在150350之間,但由於模具之溫度一般在40120之間,所以成形材料所帶來的熱量會逐漸使模具溫度升高。另一方面,由於加熱缸之噴嘴與模具之注道襯套直接接觸,噴嘴處之溫度高於模具溫度,亦會使模具溫度上升。假使不設法將多餘之熱量帶走,則模具溫度必然繼續(xù)上升,而影響成型品的冷卻固化。相反地,若從模具中帶走太多的熱量,使模具溫度下降,亦會影響成型品的品質(zhì)。故不管在生產(chǎn)性或成型品的品質(zhì)上,模具的溫度控制是有其必要性的。溫度控制的必要性4傳統(tǒng)射出成型制程中，冷卻階段占成型周期約2/3時間，因此有效率的冷卻效果可大幅縮短成型周期與操

2、作費用，然而過低或不均勻分布的模溫，將影響產(chǎn)品品成質(zhì)，造成縫合線、表面粗糙、殘留應力與翹曲等問題。利用動態(tài)模溫控制升溫/冷卻快速的特性，可有效的解決產(chǎn)品缺陷問題。傳統(tǒng)的冷卻成型5 循環(huán)周期 注塑件性能 強度 翹曲 尺寸 外觀模具冷卻的影響6傳統(tǒng)模具水路7傳統(tǒng)水路設計8異型水路9異型水路的溫度分布10 模具溫度是注塑成型過程中影響制品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。 收縮變形是影響注塑制品最終尺寸精度的關鍵因素之一。影響制品收縮變形的因素包括制品成型過程中的殘余應力、從型腔取出後的分子繼續(xù)結(jié)晶行為以及材料的應力松弛。在注射成型制品時，通過提高模具溫度可有效降低制品殘余應力的產(chǎn)生。同時，高模溫還可使制品充分結(jié)

3、晶，從而顯著降低脫模後收縮量。此外，高模溫還可減小制品的冷卻速率，使聚合物分子鏈充分地松弛、恢復，此時制品內(nèi)應力小，後收縮變形也小?？熳兡乜刂萍夹g(shù)與傳統(tǒng)模溫控制技術(shù)相比較，其根本區(qū)別在于對模具溫度的動態(tài)控制?？焖僮兡丶夹g(shù)原理及特點11 改善制品外觀質(zhì)量，有效消除產(chǎn)品表面熔接痕、銀紋、表面浮纖等注射成型缺陷。采用快變模溫技術(shù)，模腔表面溫度被快速提升至樹脂塑料的熱變形溫度以上，從而增加熔融 塑料在模腔內(nèi)的流動性，降低熔融塑料與模腔表面之間的磨擦阻力，顯著消除制品縫合線、銀紋等外觀缺陷。同時，通過控制模腔表面加熱和冷卻的時間變化可改變塑料制品表面的結(jié)晶狀態(tài)，有效消除因玻纖外露于產(chǎn)品表面影響外觀的

4、問題。改善制品外觀質(zhì)量12 改善成型條件，縮短成型周期，提升制品結(jié)構(gòu)性能。 快變模溫技術(shù)提供的高模溫除了可提高熔體的流動性、減小注射壓力，還可以降低注射速率和熔體充模過程中受到的剪切力，減小最終成形塑件的殘余應力和翹曲變形，改善制品結(jié)構(gòu)性能。改善成型條件13 兩套回路（水/水蒸氣或水油） 電阻電感加熱 高溫高壓水加熱 紅外加熱 火焰加熱 復合模壁加熱變模溫技術(shù)14 蒸汽加熱是利用模溫控制裝置將高溫蒸汽和冷凝水循環(huán)交替引入模具的內(nèi)部管路，以實現(xiàn)模具的快速加熱與冷卻的成型工藝。蒸汽加熱系統(tǒng)最高可使模具表面溫度達到160但由于蒸汽相對于水熱容較小，升溫時間較長。 目前比較成熟的技術(shù)有日本小野產(chǎn)業(yè)株式

5、會社開發(fā)的蒸汽加熱系統(tǒng)。 山東大學海信研究院在高光無熔痕綠色注塑新技術(shù)及其成套工藝與裝備研究中也取得重要進展，實現(xiàn)了高光液晶平板電視機面板的連續(xù)注塑生產(chǎn)。 優(yōu)缺點：采用蒸汽加熱，模具溫度控制精度高，加熱及冷卻范圍大，可獲得表面光亮、無熔接痕、無流痕、不需噴涂加工、塑件性能好、生產(chǎn)成本低的塑件。但由于增加了外在的蒸汽熱源及模具內(nèi)部開設的蒸汽管孔，系統(tǒng)較復雜，運行成本較高。水蒸氣變模溫15水蒸氣變模溫16 電磁感應加熱是根據(jù)法拉第電磁感應原理加熱模具的表面溫度。交變磁場產(chǎn)生的感應電流具有集膚效應，渦流分布模具表面而芯部接近于零。因此，電磁感應加熱只在模具表面至集膚深度范圍加熱，加熱體積小，升溫速度

6、快，臺灣中原大學研發(fā)的系統(tǒng)升溫速度可到40/s以上。 電磁感應加熱可分為模外感應加熱和模內(nèi)感應加熱。模外感應加熱需要用外部輔助機構(gòu)將線 圈置于型腔表面，加熱到設定溫度時線圈移出模具合模注射；模內(nèi)感應加熱是將感應線圈置于模具內(nèi)部，合模時對型腔表面加熱，準確控制模具溫度。電磁感應加熱17 優(yōu)缺點：電磁感應加熱系統(tǒng)與模具之間無傳熱介質(zhì)，傳熱速度快，加工周期短。由于集膚效應，僅對模具表面進行加熱，節(jié)省能源，還可以針對模具的特殊部位，如微小結(jié)構(gòu)或可能出現(xiàn)熔接痕的部位進行局部加熱。利用電磁感應作為加熱源，比電加熱、蒸汽加熱有更高的熱效率，節(jié)省了加熱過程中的能源消耗，具有靈活、便捷、安全等優(yōu)點。由于受感應線

7、圈形狀的限制，電磁感應加熱不適用具有復雜結(jié)構(gòu)或大尺寸的模具。電磁感應加熱18 紅外線模具加熱技術(shù)是利用紅外線的熱輻射作用加熱模具型腔的方法。加熱板工作面上鍍有一層厚度為0.2-1000m 薄膜來反射紅外線，模具型腔表面鍍有一層吸收紅外線的薄膜。紅外線的傳熱形式是輻射傳熱，由電磁波傳遞能量，不需要傳熱介質(zhì)，具有一定的穿透能力。 優(yōu)缺點：該方式具有節(jié)省能源、安全、設備簡單、易推廣等優(yōu)點。但由于光亮金屬對紅外線 吸收能力較弱，加熱速度慢，需要在加熱板和模腔表面鍍一層薄膜來反射和吸收紅外線，增加了系統(tǒng)裝置的成本，且受到紅外線發(fā)射裝置尺寸和形狀的限制，一般應用于微注射成型領域。紅外加熱19 火焰加熱是一

8、種利用氣體燃料的火焰瞬時加熱模具的方法。利用氣體火焰加熱，能夠在10s內(nèi)將模具表面溫度提升至400之上，并能夠迅速冷卻模具表面溫度至聚合物凝固溫度之下，這種加熱方法不但可以極大提高成型品質(zhì)，而且可以使制品強度比普通成型方法提高40%左右。 采用火焰加熱型腔表面，加熱速度快，模具表面溫度高，有利于提高塑件的表面質(zhì)量。但是需在模具內(nèi)部開設燃料管孔，模具結(jié)構(gòu)相對復雜，也不宜成型形狀復雜的塑件。由于使用氣體燃料，現(xiàn)場存在一定的安全隱患。模腔表面的溫度不易控制，從而導致型腔表面的溫度大小和溫度分布的均勻性難以控制?；鹧婕訜?0 復合模壁加熱變模溫技術(shù)的原理是在模具表面鍍上一層具有高導熱系數(shù)的材料，如金屬

9、材料、熱解石墨等作為模具型腔壁，然後利用其電熱作用加熱模具。 為了提高加熱效率，一般還要在模具基體與加熱層之間增加一層導熱系數(shù)較低的材料，如氧化物、聚合物材料等。 通常復合模壁由三層組成：外層為高熱傳導率材料形成的預熱層，中間層為低熱傳導率材料形成的絕緣層，底層為模板基體。合模後壓縮熱空氣通過澆注系統(tǒng)注入型腔預熱模壁，并通過排氣口抽出，然後關閉壓縮熱空氣、抽真空、注射。復合模壁加熱主要彌補了壓縮熱空氣熱容小，傳熱效率低的缺點。 優(yōu)缺點：這種加熱方法溫度控制方便，反應靈敏，結(jié)構(gòu)相對簡單。但是對于結(jié)構(gòu)復雜的制品， 電鍍層的制作還有待進一步解決。此外，由于模具頻繁的加熱冷卻，在熱應力的作用下，鍍層易發(fā)生疲勞破壞，降低模具的使用壽命。復合模壁加熱變模溫21 模具表面快速溫控設備的應用是先進射出成型領域一項重要技術(shù)，其加熱速度快較不影響成型周期，使用的加熱能源較低，有效符合綠色制造