制品成型關鍵要素之模具冷卻
欄目：行業動態 發布時間：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系統，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系統，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，還需要設置加熱系統，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和加熱系統。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，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，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 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，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，則循環熱交換的溫水，此循環系統的管路連接，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。
（免責聲明: 本站內收錄的所有教程與資源均來自于互聯網，其版權均歸原作者及其網站所有，本站雖力求保存原有的版權信息，但由于諸多原因，可能導致無法確定其真實來 源，請原作者原諒！如果您對本站教程與資源的歸屬存有異議，請立即通知優設，情況屬實，我們會較早時間予以刪除。）
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，還需要設置加熱系統，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和加熱系統。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，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，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 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，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，則循環熱交換的溫水，此循環系統的管路連接，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。
（免責聲明: 本站內收錄的所有教程與資源均來自于互聯網，其版權均歸原作者及其網站所有，本站雖力求保存原有的版權信息，但由于諸多原因，可能導致無法確定其真實來 源，請原作者原諒！如果您對本站教程與資源的歸屬存有異議，請立即通知優設，情況屬實，我們會較早時間予以刪除。）
