影响模具冷却系统效率的因素.

影响冷却系统效率的因素

为了理解影响冷却系统冷却效率的因素,可以从以下散热方式进行研究: g9 D, P1 _/ V. M9 R, y8 b# }

1。从塑料到型腔壁间的传热,/ | \\2 I4 o6 [& N$ {

2。通过型腔壁的传热,

3。从型腔壁到冷却通道间传热。

' ~! t1 O P/ a$ x7 ~: W8 S

从塑料到型腔壁间的传热( U' g: z7 X( E# c

冷却系统的效率主要由从塑料零件中传出的热量及在型腔表面传递的热量决定的。材料的性质,塑料融体和模具表面的温差,和冷却的塑料和模具材料的接触质量都会对冷却效率产生影响。 5 V5 {4 t, P# Z# l/ a: d4 y% e; h S

- o; m% `! M q

通过型腔壁的传热0 \\4 q \\. }7 T5 C# _

冷却效率同样受通过模具材料到冷却通道间的传热的影响。

模具材料性质,包括热传导率,冷却通道和塑料融体间距离,以及塑料融体和冷却通道内表面的温度差,也会影响冷却系统的冷却效率。

热传导率越大,表明这种材料是良导体。7 \\' L; M! t$ ~

一些典型模具材料的热传导率:& r x0 {: m! T; x, V

模具材料 AISI 说明热传导率(W/mk 4 s4 c; |& O\" j1 i- y+ ]# j

不锈模具钢 420 23 ; [, F# X/ c @#

中等合金模具钢 P20 29

碳钢 1020 46。7 - U' P1 }6 j W

Be-Cu 合金 C17000 130 ' l& H: ?' U\" n\" q

Be-Cu 合金 C17500 260 4 }6 E& ~! T; U5 c( B: a

v; ]6 |/ M( T\"

冷却通道离型腔表面越近,热量的散失越快。但是,如果距离型腔表面过近,会导致型腔表面温度的局部变化,除非为了缩短通道间距离增加附加冷却通道。因此,最优的冷却位置是介与一致冷却和快速冷却之间。0 C m2 k& Y; U. g1 [/ X\" N' E5 d

从型腔壁到冷却介质间的传热9 p8 m. U! @3 F9 {! W1 R+ x }

冷却系统的冷却效率受从型腔壁到冷却介质间的传热的影响。而传热主要由流过模具材料流体的流动状况,流体的人口温度,流体的性质和流体的流动速度。

4 ]0 |1 x, X: p# E2 V( k

5 \\

紊流,雷努数大于4000通道外部到冷却介质间的传热紊流的传热效率比层流的效率要更有效,因为在紊流时冷却介质中具有一种混合作用。\" z! [# K5 u& u5 A h! u3 \\# l8 P' y

过紊流却会浪费水泵的能量,增加较少的传热效率。! ?- z! q t. a- j6 R

当考虑冷却介质时,只要保证在生产厂有足够的介质供应,并在一定的压力下达到指定的流动速度,以及在一定的温度下按一定速度进行传热。

典型传热 2 \\8 Z( ?* M# O0 S+ w\"

由塑料融体带入模具中的热量(大约80-90%主要是通过在模具金属和冷却通道表面间的热传导,并通过传热流体进行散热。* v4 C7 x7 W }& Y3 _1 Q c

模具表面的对流换热和通过热传导进入注塑机的热量很少,可以忽略不计,一般占总热量的5-15%。! {4 w5 n% `\" K; r; Q$

当模具的温度比较高的时候(大于85C,需考虑热辐射,因为通常热辐射所散失的热量只占总热量的5%。

因此,一般只考虑由塑料融体所带入的热量,但在实际生产中热流道和歧管也会向模具中带入热。冷却介质的温度如果高于环境温度是它也会带入一些热量。

冷却系统设计的考虑因素

1。注塑零件的一致冷却,

2。在新循环开始时到达设计的模具温度,

3。使循环时间最短。

在设计时需要对影响冷却系统效率的一些因素进行考虑,这主要包括两个方面:

1。冷却通道的几何形状和布置冷却通道的模具材料,

2。冷却介质参数,入介质类型,温度,流速和压力降。

冷却通道的尺寸和布局

冷却系统的设计一般会受到模具几何形状,分型线位置,活动型芯和顶杆的限制。因此没有固定的获得最优位置设计准则。

1。冷却系统的重要性

注塑模具最简单的形式包括一个成形注塑产品的型腔,熔融塑料可注射其中,并凝固冷却直到脱模。

熔融塑料流体进入型腔的方式对零件的质量有极大的影响。

在保压阶段冷却过程中,塑料融体上的压力分布对最终成形零件的尺寸和尺寸稳定性都有极大的影响。

零件冷却速率和一至性也会影响最终产品。

这些影响主要包括在两个方面:质量和生产成本。

1。1。1 产品质量

需要考虑的产品质量因素包括:表面质量,残余应力,结晶度和热弯曲。

表面质量许多塑料材料要求相对较高的模具表面温度,以获得较高的产品表面质量,特别是具有光泽的表面。如果模具型腔表面的温度分布不同,将会导致最终产品的表面质量的不同。

残余应力零件中的残余应力是在模具充填和保压过程中由剪切应力造成的。另外,除了由流动导致的应力外,残余应力也是由零件不同区域的冷却速率不同造成的,因为在零件脱模时,零件表面的温度变化。为了减小这些应力,必须保证零件冷却的一致。

这些残余应力可能会造成零件在使用过程中永久失效,或是零件的变形和窍曲。

结晶度半结晶材料在注塑过程中的结晶度依赖于塑料融体的冷却速率。这是模具冷却系统效率的函数。

结晶度的变化将会影响零件的收缩,随着零件的冷却,对保证零件要求尺寸公差带来一定的困难。

模具中不同区域的较大的收缩常常会导致零件的窍曲。

热弯曲如果在注塑零件的内外表面上存在温度变化,注塑零件将会产生弯曲,如双金属片,因为零件一旦从模具中顶出,在零件的内外表面上会产生不同的热变形率。