注塑成型工艺第十章注射模温度调节系统.ppt

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1、一、温度调节的必要性二、冷却管道的工艺计算三、冷却系统的设计原则第十章注射模温度调节系统重点掌握第一节温度调节的必要性一、温度调节对塑件质量的影响1．变形模具温度稳定，冷却速度均衡，可减小塑件的变形。对壁厚不一致和形状复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而产生翘曲变形的情况。故须采用合适的冷却系统，使模具凹模与型芯的各个部位的温度基本保持一致，以便型腔内的塑料熔体能同时凝固。2．尺寸精度保持模温恒定，能减少制件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性。在可能的情况下采用较低的模温有助于减小塑件的成型收缩率。例

2、如，对于结晶形塑料，因为模温较低，制件的结晶度低，可以降低收缩率。但结晶度低不利于制件尺寸的稳定性，从尺寸的稳定性出发，又需要适当提高模具温度，使塑件结晶均匀。3．力学性能结晶形塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，故从减小应力开裂的角度出发，降低模温是有利的。但对于聚碳酸酯一类高黏度无定形塑料，其应力开裂倾向与塑件中的内应力的大小有关，提高模温有利于减小制件中的内应力，也就减小了其应力开裂倾向。为什么说缩短注射循环周期的冷却时间是提高生产效率的关键？因注射模中熔体从200℃左右降低到60℃左右，所释放的

3、热量中约有5％以辐射、对流的方式散发到大气中，其余95％由冷却介质(一般是水)带走。模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2／3。4．表面质量提高模温能改善制件表面质量，过低的模温会使制件轮廓不清晰并产生明显的熔接痕，导致制件表面粗糙度提高。二、温度调节对生产效率的影响注射成型中，模具的冷却时间取决于冷却效果，即冷却水的流动状态。据资料表明，在湍流下的热传递比层流下的高10～20倍。冷却水处于湍流状态，水的雷诺数Re(动量与黏度的比值)达到6000以上。根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量(kJ)为式中

4、Q——模具与冷却系统之间所传递的热量，KJ；h——冷却通道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数，kJ／(m2·h．℃)；A——冷却介质的传热面积，m2；Δθ——模具温度与冷却介质温度之间的差值，℃；t——冷却时间，s。式(10—1)知，当所需传递的热量Q不变时，可通过如下三条途径来缩短冷却时间。（10-1）1．提高传热膜系数冷却介质在圆管内呈湍流流动状态时，冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数h[kJ／(m2·h．℃)]为式中f——与冷却介质温度有关的物理系数(具体计算方法见下节)；ρ——冷却介质在一定温度下的密

5、度，kg／m3；υ——冷却介质在圆管中的流速，m／s；d——冷却管道的直径，m。即当冷却介质温度和冷却管道直径不变时，增加冷却介质的流速v，可提高传热膜系数。(10-2)模温一定，适当降低冷却介质的温度，利于缩短模具的冷却时间t。一般注射模具所用的冷却介质是常温水，若改用低温水，便可提高模具与冷却介质之间的温度差Δθ，提高注射成型的生产率。但采用低温水冷却模具时，大气中的水分有可能在型腔表面凝聚而导致制件的质量下降。增大冷却介质的传热面积A，需在模具上开设尺寸尽可能大和数量尽可能多的冷管道，但由于模具上有各种

6、孔(如推杆孔、型芯孔)和缝隙(如镶块接缝)的限制，只能在满足模具结构设计的情况下尽量多开设冷却水管通道。3．增大冷却介质的传热面积2．提高模具与冷却介质之间的温度差衡量塑件已充分固化的准则：①塑件最大壁厚中心部分的温度已冷却到该种塑料的热变形温度以下。②塑件截面内的平均温度已达到所规定的塑件的出模温度。③对于结晶形塑料，最大壁厚的中心层温度达到固熔点，或结晶度达到某一百分比。第二节冷却管道的工艺计算一、冷却时间的计算什么是塑件在模具内的冷却时间？通常指塑料熔体从充满型腔时起到可以开模取出制件的这一段时间。可开

7、模的标准：塑件已充分固化，具有一定的强度和刚度，开模推出时不致变形开裂。b、塑料的注射温度不变，且塑件内、外表面的温度在充模时降低到模具的温度并维持恒定。由此建立一维导热微分方程为求解上式，并简化，得到冷却时间t1的解析表达式。同理可得第二条准则的冷却时间t2的简化公式。第三条准则中的冷却时间t3依靠经验获得。（10-3）上述的第一条准则，假定：a、塑件的温度只沿垂直于模壁的方向传递，即简化成一维导热问题，图10—l。(1)塑件最大壁厚中心部分温度达到热变形温度时所需的冷却时间t1(s)为(10-4)式中S—

8、—塑件的壁厚，mm；α1——塑料热扩散率，mm2／s；某些常用塑料的α1值见表10-2；θc——塑料注射温度，℃；θM——模具温度，℃；θ1——塑料的热变形温度，℃；附录3给出了在一定温度下塑料试样的热变形温度，但不是生产应用时的热变形温度，确定θ1时还应根据经验。(2)塑件截面内平均温度达到规定的塑件出模温度时所需要的冷却时间t2(s)为(10-5)式中θ2——截面内平均温度，℃。(3)结晶形塑料