11 1模具溫度及塑料成型 11溫度調節系統 模具溫度 模溫 是指模具型腔和型芯的表面溫度 一 溫度調節對塑件質量的影響 1 變形模具溫度穩定 冷卻速度均衡 可減小塑件的變形 對壁厚不一致和形狀復雜的塑件 經常會出現因收縮不均勻而產生翹曲變形的情況 故須采用合適的冷卻系統 使模具凹模與型芯的各個部位的溫度基本保持一致 以便型腔內的塑料熔體能同時凝固 2 尺寸精度保持模溫恒定 能減少制件成型收縮率的波動 提高塑件尺寸精度的穩定性 在可能的情況下采用較低的模溫有助于減小塑件的成型收縮率 例如 對于結晶形塑料 因為模溫較低 制件的結晶度低 可以降低收縮率 但結晶度低不利于制件尺寸的穩定性 從尺寸的穩定性出發 又需要適當提高模具溫度 使塑件結晶均勻 3 力學性能結晶形塑料 結晶度越高 塑件的應力開裂傾向越大 故從減小應力開裂的角度出發 降低模溫是有利的 但對于聚碳酸酯一類高黏度無定形塑料 其應力開裂傾向與塑件中的內應力的大小有關 提高模溫有利于減小制件中的內應力 也就減小了其應力開裂傾向 為什么說縮短注射循環周期的冷卻時間是提高生產效率的關鍵 因注射模中熔體從200 左右降低到60 左右 所釋放的熱量中約有5 以輻射 對流的方式散發到大氣中 其余95 由冷卻介質 一般是水 帶走 模具的冷卻時間約占整個注射循環周期的2 3 4 表面質量提高模溫能改善制件表面質量 過低的模溫會使制件輪廓不清晰并產生明顯的熔接痕 導致制件表面粗糙度提高 二 溫度調節對生產效率的影響 注射成型中 模具的冷卻時間取決于冷卻效果 即冷卻水的流動狀態 據資料表明 在湍流下的熱傳遞比層流下的高10 20倍 模溫過低 塑料流動性差 塑件輪廓不清晰 表面無光澤 熱固性塑料則固化不足 性能嚴重下降 模溫過高 易造成溢料粘模 塑件脫模困難 變形大 熱固性塑料則過熟 模溫不均 型芯型腔溫差過大 塑件收縮不均 內應力增大 塑件變形 尺寸不穩定 三 模溫與成型的關系 式中Q 模具與冷卻系統之間所傳遞的熱量 KJ 冷卻通道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數 W m2 K A 冷卻介質的傳熱面積 m2 m 模具成型表面的溫度 w 冷卻水的平均溫度 t 冷卻時間 s 11 2冷卻回路的尺寸確定 1冷卻水孔相對位置尺寸塑件平均壁厚2mmd 8 10 mm塑件平均壁厚 2 4 mmd 10 12 mm塑件平均壁厚 4 6 mmd 10 14 mmL 10 15 mmL1 1 2 dL2 3 5 d 1合理地確定冷卻管道的中心距及冷卻管道與型腔壁的距離 圖 a 布置的冷卻管道間距合理 保證了型腔表面溫度均勻分布 圖 b 開設的冷卻管道直徑太小 間距太大 型腔表面的溫度變化很大 53 33 61 65 冷卻管道與型腔壁的距離太大會使冷卻效率下降 而距離太小又會造成冷卻不均勻 根據經驗 一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應為冷卻管道直徑的1 2倍 冷卻管道的中心距約為管道直徑的3 5倍 11 3常見冷卻系統的結構 2當制件壁厚均勻時 應盡可能使所有的冷卻管道孔到各處型腔表面的距離相等 圖10 13 當塑件壁厚不均勻時 在厚壁處應開設距離較小的冷卻管道 圖10 14 3應加強澆口處的冷卻 熔體充模時 澆口附近的溫度最高 一般來說 距澆口越遠 溫度越低 澆口附近應加強冷卻 將冷卻回路的入口設在澆口處 冷卻水首先通過澆口附近 圖10 15 a 側澆口冷卻回路的布置 b 多個點澆口冷卻回路的布置 4 應避免將冷卻管道開設在塑件熔合的部位 當采用多澆口進料或者型腔形狀復雜時 多股熔體在匯合處將產生熔合紋 在熔合紋處的溫度一般較其他部位的低 為了不致使溫度進一步下降 保證熔合質量 應盡可能不在熔合紋部位開設冷卻管道 5 注意水管的密封問題 以免漏水 冷卻管道應避免穿過鑲塊 否則在接縫處漏水 若必須通過鑲塊時 應加設套管密封 6冷卻水道出 入口溫差應盡量小 如果冷卻水道較長 則入水與出水的溫差就較大 這樣就會使模具的溫度分布不均勻 圖6 8鉆孔式水道系統 11 3 2常見冷卻系統的