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制品成型關鍵要素之模具冷卻
欄目:行業(yè)動態(tài) 發(fā)布時間:2021-06-01 15:53
注塑件是在塑料模具內成形和冷卻固化的,由于每種樹脂要求的成形溫度和玻璃化溫度不同,所以,塑料模具必須有溫度調節(jié)系統(tǒng),才能適合每種樹脂的成形,高效地進行生產。 在射出...
注塑件是在塑料模具內成形和冷卻固化的,由于每種樹脂要求的成形溫度和玻璃化溫度不同,所以,塑料模具必須有溫度調節(jié)系統(tǒng),才能適合每種樹脂的成形,高效地進行生產。

在射出成形中,在模具內時,融材料溫度一般在150~350℃之間,但由于模具溫度一般在 40~120℃,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,由于加熱缸的噴嘴與模具的注道襯套直接接觸,噴嘴的溫度高于模具溫度,也會使 模具溫度上升。如果不設法將多余熱量帶走,模具溫度必然繼續(xù)上升,從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,也會影 響成型品的質量。

對成形粘度低、流動性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等),一般要求塑料模具穩(wěn)定較低(一般不低于80℃);

而對于黏度高、流動性差的塑料(如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等),為了提高充型性能,或塑料模具較大,散熱面積廣等情況,其塑料模具不僅需要設置冷卻系統(tǒng),還需要設置加熱系統(tǒng),以便在注塑之前對模具進行加熱。

有的塑料成形,需要模具設置冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。當模具的溫度達到塑料的成形工藝要求時,即可關閉加熱系統(tǒng),如果在注射一段時間后,模具的溫度高于塑料的成形工藝要求時,就要打開模具的冷卻系統(tǒng),使模具的溫度在要求的溫度下恒溫。

對于小型薄壁塑件,且成形工藝要求模溫不太高時,可以不設置冷卻裝置而靠自然冷卻。

模具溫度對制品的影響

(一)成形性及成形效率

模具溫度高時,成形空間內熔融材料的流動性改善,可促進填充。但就成形效率(成形周期)而言,模具溫度適度減低,可縮短材料冷卻固化的時間,提高成形效率。

(二)成型品的物理性質

通常熔融材料充填成形空間時,模具溫度較低,會使材料會迅速固化,此時為了填充,需要很大的成形壓力,因此,固化之際,施加于成型品的一部份壓力殘留于內部,成為所謂的殘留應力。

對于 PC或變性PPO之類的硬質材料,此殘留應力大到某種程度以上時,會發(fā)生應力龜裂現象或造成成型品變形。PA或POM等結晶性塑料之結晶化度及結晶化狀態(tài) 顯著取決于其冷卻速度,冷卻速度愈慢時,所得結果愈好。由上可知,模具溫度高,雖不利于成形效率,但卻常有利于成型品的品質。

(三)成型品的形狀

成型品肉厚、大時,若冷卻不充分,其表面會發(fā)生收縮下陷,即使肉厚適當,若冷卻方法不良,成型品各部分的冷卻速度不同,也會因熱收縮而引起翹曲、扭曲等變形,因而需使模具各部分均勻冷卻。

模具的冷卻與加熱

一般模具,通常以常溫的水來冷卻,其溫度控制水的流量調節(jié),流動性好的低融點材料大都以此方法成形。但有時為了縮短成形周期,須將水再加以冷卻。

小型成型品的射出時間,保壓時間都短,成形周期取決于冷卻時間,此種成形為了提高效率,經常也以冷水冷卻,但用冷水冷卻時,大氣中的水分會凝聚于成形空間表面,造成成型品缺陷,須加以注意。

成形高融點材料或肉較厚、流動距離長的成型品,為了防止充填不足或應變的發(fā)生,有時對水管通溫水。成形低融點成形材料時,成形面積大或大型成型品,也會將 模具加熱,此時用熱水或熱油,或用加熱器來控制模具溫度。模具溫度較高時,需考慮模具滑動部位的間隙,避免模具因熱膨脹而動作不良。

一般中融點成形材料,有時因成型品的質量或流動性而使用加熱方式來控制模具溫度,為了使材料固化為較終溫度均勻化,而使用部分加熱方式,防止殘留應變。

以上所述,模具的溫度控制是利用冷卻或加熱的方式來調整的。

冷卻系統(tǒng)的設計原則

(1)冷卻管的口徑、間隔以及至成形空間表面的距離,對模具溫度的控制有重大影響,這些關系比的較大值如下:

冷卻管口徑為【1】時,管與管的間隔較大值為【5】,管與成形空間表面的較大距離為【3】。再者,成型品肉厚較厚處比肉厚較薄處,冷卻管必須縮小間隔并且較接近成形空間表面。

(2)為保持模具溫度分布均勻,冷卻水應先從模具溫度較高處進入,然后循環(huán)至溫度較低處再出口。通常注道、澆口附近的成形材料溫度高,所以通冷水,溫度低的外側部份,則循環(huán)熱交換的溫水,此循環(huán)系統(tǒng)的管路連接,是在模具內加工貫穿孔,在模具外連接孔與孔。

(3)成形 PE 等收縮大的材料時,因其成形收縮大,冷卻管路不宜沿收縮方向。

(4)冷卻管應盡量沿成形空間的輪廓來設置,以保持模具溫度分布均勻。

(5)直徑細長的心型或心型銷,可在其中心鉆盲孔,再裝入套筒或隔板進行冷卻,若無法裝入套筒及隔板時,以熱傳率良好的鈹銅合金作心型及心型銷材料,或以導熱管直接裝入盲孔中,再以冷卻水作間接之冷卻,效果尤佳。

(6)冷卻水流動過程中不得有短捷或停滯現象而影響冷卻效果,而且冷卻管路盡可能使用貫穿孔方式,以便日后方便清理。

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