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簡析模具加熱、保溫和冷卻

時間:2022-12-14 16:52:51       瀏覽量:

      模壓成型工藝是塑性材料最常見、歷史最悠久的成型方法之一,并且是研究材料性能最常采用的一種工藝方法。它具有成型裝置簡單、設備投資小、模具結構簡單等特點,在機械化、自動化生產高度發(fā)達的今天,仍是一種最為普及的生產手段之一。然而,進行壓縮模塑成型的模具設計能參考的文獻除了教科書、幾位前輩所著的專著、模具設計圖例以外,少有人總結模具設計中的關鍵技巧。模具的加熱、保溫與冷卻及裝夾結構是復合材料模具設計不可或缺的一部分。結構設計直接影響到產品的外觀及內在質量均勻性,同時還影響產品的成型效率。


加熱、保溫與冷卻設計
1.加熱管的設計要求

      鋼制加熱是幾乎所有塑料成型模具設計必須采用的加熱手段,可設計為單向接線、雙向接線等多種形式,材質上可采用有縫管、無縫管、不銹鋼管等,特點是熱損失小、熱效率高、排線簡單,可根據需要設計為220V或380V,接線為式靈活多樣。但由于其材料和加工工藝的限制,模具設計中要注意它向身特點。

(1)加熱管在兩端通常為≥5mm的冷端,無法起到加熱的作用。
(2)加熱段的功率設計盡量不超過15瓦特/厘米的限制。如10*90mm規(guī)格的加熱管,功率盡可能不要超過400瓦。如果設計功率超過這個限制,加熱管表面負荷較高,鋼管易氧化腐蝕,造成短路。
(3)對于溫度高于300℃的模具設計,采用加熱管有一定難度。

      林致曾經利用加熱管升溫達到620℃,但是這種成型溫度對加熱管質量要求極高,需要經常檢查電路的通暢與短路與否。因為這種條件下加熱管、接線端子、連接用的銅線、鋼片等介質非常易于氧化,從而導致斷路。因此對電傳輸介質需要進行特殊處理,盡量避免使傳導電線暴露在空氣中,延長導線的使用壽命。烙鐵芯通常也被作為模具加熱管的一種,特點是單位長度功率高(通常直徑10mm,長8cm規(guī)格的烙鐵芯可以達到150瓦的輸出功率),耐用,安全性好,不易形成擊穿短路,可以通過鉆盲孔來埋設,缺點是難以定制設計,拆換時易碎、斷。電路設計中不可缺少保險、空氣開關等保險措施,操作地由要保持干凈整潔,絕緣良好,操作中勤于檢查電氣故障,防止不必要的危險。

2.加熱管的安裝鉆孔

      從傳熱角度上理解,加熱管的安裝要與模具表面盡可能貼合,以利于加熱管的熱量盡快傳遞到模具上。而實際上加熱管與模具并沒有多大接觸面積,傳熱的本質是輻射,傳導是次要的。因此大部分用于模具安裝的加熱管表面都涂有增強紅外輻射的涂層,同時也采用限制設計功率(15瓦特/厘米)的辦法以增長加熱管的使用壽命。因此在加工加熱管孔時,尤其是長加熱管孔的加工沒必要設計太小的配合間隙,有效的設計方法是在孔的兩端盡可能能與加熱管嚴密配合,可以采用填塞、封堵或設計擋片等辦法。這種做法可以有效減小加熱管的散熱面積以及輻射熱量的損失。
3.加熱管的埋放

      林致埋放的加熱管,采用與管內介質相同的氧化鎂粉進行充填,以降低加熱管表面的熱負荷,這種方法可以減少管的表面氧化,有效延長管的使用壽命。

4.模具保溫方法

      加強模具的保溫措施可以減少模具的熱損失,可使模具在較短的時間內達到預定的生產溫度,減少能源浪費。

      模具的保溫措施很多,可用石棉布或玻璃布包裹氫氧化鋁保溫棉進行保溫?,F在市場上還有一種保溫涂料是目前用作模具保溫的理想材料,它由中長纖維、漿料及一種保溫泡沫材料混合而成,粘性適中,易于涂抹。這種材料常用作化工、采暖管道的保溫層材料,略含堿性(易腐蝕模具)。經在150℃條件下使用沒發(fā)現有燒焦、熔化、氣味等負面影響。同時材料很輕,可塑性較強,容易形成較為美觀的模具表面。

5.模具的冷卻方法

      水冷卻是大多數模具采用的冷卻方式,但也有其缺點;要求管道密封性要好,上下水管路必須通暢,對水資源的浪費較大。當冷卻溫度超過100℃時,易產生蒸汽爆炸。優(yōu)點是熱容較大,可實現快速降溫。風冷卻是一種比較理想的冷卻方法,和水冷正相反,它不需要嚴密的管道密封,不存在資源浪費,可以冷卻溫度高于100℃的模具,可以通過氣體的流量來確定冷卻的速度,并且來源簡潔方便,有一定規(guī)模的生產車間都能取得比較方便的氣源。

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