模具溫度控制機(jī)（模溫機(jī)）在注塑領(lǐng)域上的實(shí)際運(yùn)用

     模溫機(jī)的作用就是用來(lái)加熱或冷卻模具并保持它的工作溫度，保證注塑件品質(zhì)穩(wěn)定和優(yōu)化加工時(shí)間。模溫機(jī)分水溫機(jī)和油溫機(jī)兩種。在注塑工業(yè)中，模具的溫度對(duì)注塑件的質(zhì)量和注塑時(shí)間有著決定性的作用。本文將從以下七方面說(shuō)明模溫機(jī)在注塑模具中的應(yīng)用要點(diǎn)：注塑模具的熱平衡；控制模具溫度的目的和模具溫度對(duì)注塑件的影響；有效控制模具溫度的預(yù)備條件；模溫機(jī)；導(dǎo)熱流體；模溫機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性。

　　 1、注塑模具的熱平衡控制注塑機(jī)和模具的熱傳導(dǎo)是生產(chǎn)注塑件的關(guān)鍵。模具內(nèi)部，由塑料（如熱塑性塑料）帶來(lái)的熱量通過(guò)熱輻射傳遞給材料和模具的鋼材，通過(guò)對(duì)流傳遞給導(dǎo)熱流體。另外，熱量通過(guò)熱輻射被傳遞到大氣和模架。被導(dǎo)熱流體吸收的熱量由模溫機(jī)來(lái)帶走。模具的熱平衡可以被描述為：P＝Pm－Ps。式中P為模溫機(jī)帶走的熱量；Pm為塑料引入的熱量；Ps為模具散發(fā)到大氣的熱量。

      2、控制模具溫度的目的和模具溫度對(duì)注塑件的影響注塑工藝中，控制模具溫度的主要目的一是將模具加熱到工作溫度，二是保持模具溫度恒定在工作溫度。以上兩點(diǎn)做的成功的話，可以把循環(huán)時(shí)間*化，進(jìn)而保證注塑件穩(wěn)定的高質(zhì)量。模具溫度會(huì)影響表面質(zhì)量，流動(dòng)性，收縮率，注塑周期以及變形等幾方面。模具溫度過(guò)高或不足對(duì)不同的材料會(huì)帶來(lái)不同的影響。對(duì)熱塑性塑料而言，模具溫度高一點(diǎn)通常會(huì)改善表面質(zhì)量和流動(dòng)性，但會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間和注塑周期。模具溫度低一點(diǎn)會(huì)降低在模具內(nèi)的收縮，但會(huì)增加脫模后注塑件的收縮率。而對(duì)熱固性塑料來(lái)說(shuō)，高一點(diǎn)的模具溫度通常會(huì)減少循環(huán)時(shí)間，且時(shí)間由零件冷卻所需時(shí)間決定。此外，在塑膠的加工中，高一點(diǎn)的模具溫度還會(huì)減少塑化時(shí)間，減少循環(huán)次數(shù)。

     3、有效控制模具溫度的預(yù)備條件溫度控制系統(tǒng)由模具、模溫機(jī)、導(dǎo)熱流體三部分組成。為了確保熱量能加給模具或移走，系統(tǒng)各部分必須滿足以下條件：首先是在模具內(nèi)部，冷卻通道的表面積必須足夠大，流道直徑要匹配泵的能力（泵的壓力）。型腔中的溫度分布對(duì)零件變形和內(nèi)在壓力有很大的影響。合理設(shè)置冷卻通道可以降低內(nèi)在壓力，從而提高了注塑件的質(zhì)量。它還可以縮短循環(huán)時(shí)間，降低產(chǎn)品成本。其次是模溫機(jī)必須能夠使導(dǎo)熱流體的溫度恒定在1℃－3℃的范圍內(nèi)，具體根據(jù)注塑件質(zhì)量要求來(lái)定。第三是導(dǎo)熱流體必須具有良好的熱傳導(dǎo)能力，zui重要的是，它要能在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)入或?qū)С龃罅康臒崃?。從熱力學(xué)的角度來(lái)看，水明顯比油好。

      4、工作原理模溫機(jī)由水箱、加熱冷卻系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)以及溫度傳感器、注入口等器件組成。通常情況下，動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中的泵使熱流體從裝有內(nèi)置加熱器和冷卻器的水箱中到達(dá)模具，再?gòu)哪＞呋氐剿?；溫度傳感器測(cè)量熱流體的溫度并把數(shù)據(jù)傳送到控制部分的控制器；控制器調(diào)節(jié)熱流體的溫度，從而間接調(diào)節(jié)模具的溫度。如果模溫機(jī)在生產(chǎn)中，模具的溫度超過(guò)控制器的設(shè)定值，控制器就會(huì)打開(kāi)電磁閥接通進(jìn)水管，直到熱流液的溫度，即模具的溫度回到設(shè)定值。如果模具溫度低于設(shè)定值，控制器就會(huì)打開(kāi)加熱器。

      5、模溫機(jī)的種類是根據(jù)使用的導(dǎo)熱流體（水或?qū)嵊停﹣?lái)劃分的。用云水式模溫機(jī)通常zui大出口溫度95℃。用運(yùn)油式模溫機(jī)用于工作溫度≥150℃的場(chǎng)合。通常情況下，帶有開(kāi)口水箱加熱的模溫機(jī)適于用水溫機(jī)或油溫機(jī)，zui大出口溫度為90℃至150℃，這種模溫機(jī)的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格經(jīng)濟(jì)。在這種機(jī)器的基礎(chǔ)上又衍生了一種使用高溫水溫機(jī)，其可允許的出口溫度為160℃或更高，由于在溫度高于90℃的時(shí)候，水的熱傳導(dǎo)性比同溫度下的油好很多，因此這種機(jī)器有著突出的高溫工作能力。除次之外，還有一種強(qiáng)制流動(dòng)的模溫機(jī)，出于安全因素，這種模溫機(jī)設(shè)計(jì)工作溫度為150℃以上，使用導(dǎo)熱油。為了防止模溫機(jī)加熱器里的油過(guò)熱，該機(jī)使用了強(qiáng)制流動(dòng)泵送系統(tǒng)，且加熱器由一定數(shù)量的的管子堆疊組成，管子里有裝有翅片的加熱元件用于導(dǎo)流。

       6、控制模具內(nèi)的溫度各點(diǎn)不均勻，也和注射周期中的時(shí)間點(diǎn)有關(guān)。在注射以后模腔的溫度升到zui高，這時(shí)熱的熔體碰到模腔的冷壁，當(dāng)零件移走后溫度降到zui低。模溫機(jī)的作用就是保持溫度恒定在θ2min和θ2max之間，也就是說(shuō)防止溫度差△θw在生產(chǎn)過(guò)程或間隙上下波動(dòng)。以下的幾種控制方法適用于控制模具的溫度: 控制流體溫度是zui常用的方法，且控制精度可以滿足大多數(shù)情況要求。使用這種控制方法，顯示在控制器的溫度和模具溫度并不一致；模具的溫度波動(dòng)相當(dāng)大，因?yàn)橛绊懩＞叩臒嵋蛩貨](méi)有直接測(cè)量和補(bǔ)償 這些因素包括注射周期的改變，注射速度，熔化溫度和室溫。其次就是模具溫度的直接控制。該方法是在模具內(nèi)部裝溫度傳感器，這在模具溫度控制精度要求比較高的情況下才會(huì)采用。模具溫度控制的主要特點(diǎn)包括：控制器設(shè)定的溫度與模具溫度一致；影響模具的熱因素可以直接測(cè)量和補(bǔ)償。通常情況下，模具溫度的穩(wěn)定性比通過(guò)控制流體溫度更好。此外，模具溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程控制中的重復(fù)性較好。第三是聯(lián)合控制。聯(lián)合控制是上述方法的綜合，它能同時(shí)控制流體和模具的溫度。在聯(lián)合控制中，溫度傳感器在模具中的位置極其重要，放置溫度傳感器時(shí)，必須考慮形狀、結(jié)構(gòu)及冷卻通道的位置。另外，溫度傳感器應(yīng)被放置在對(duì)注塑件質(zhì)量起決定性作用的地方。連接一個(gè)或多個(gè)模溫機(jī)到注塑機(jī)控制器上有很多途徑。從操作性、可靠性和抗干擾考慮使用數(shù)字接口，如RS 485。在控制單元和注塑機(jī)之間可以通過(guò)軟件傳遞信息。模溫機(jī)還可以自動(dòng)控制。

       7、模溫機(jī)的配置與使用模溫機(jī)的配置應(yīng)根據(jù)加工的材料，模具的重量，要求的預(yù)熱時(shí)間和生產(chǎn)率kg/h來(lái)綜合判定。當(dāng)使用導(dǎo)熱油時(shí)，操作者必須遵守這樣的安全規(guī)定：不要把模溫機(jī)放在靠近熱源火爐的地方；接頭使用有錐度的防漏和具有耐溫耐壓的軟管或硬管；定期檢查溫度控制回路模溫機(jī)，接頭和模具有無(wú)泄露，功能是否正常；定期更換導(dǎo)熱油；應(yīng)當(dāng)選用人工合成油，熱穩(wěn)定性好，結(jié)焦傾向小。在模溫機(jī)的使用上，選擇合適的導(dǎo)熱流體極為關(guān)鍵。用水作導(dǎo)熱流體經(jīng)濟(jì)，干凈，使用簡(jiǎn)便，一旦溫度控制回路如軟管聯(lián)結(jié)器泄漏，流出來(lái)的水可直接排放到下水道。但用水作導(dǎo)熱流體水也有缺點(diǎn)：水的沸點(diǎn)低；根據(jù)水的組成，可能會(huì)腐蝕和結(jié)垢，引起壓力損失增大和模具和流體之間的熱交換效率下降等等。在使用水作為導(dǎo)熱流體時(shí)，應(yīng)考慮以下預(yù)防措施:用防腐蝕劑預(yù)先處理溫度控制回路；進(jìn)水口前使用過(guò)濾器；定期用除銹藥劑清洗水溫機(jī)和模具。用導(dǎo)熱油時(shí)沒(méi)有水的缺點(diǎn)。油的沸點(diǎn)高，它們可以用于溫度高于300℃甚至更高的情況，但導(dǎo)熱油的熱量傳遞系數(shù)只有水的1/3，因此油溫機(jī)在注塑方面沒(méi)有水溫機(jī)用的廣泛。

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