模具的温度控制emrs.docx

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1、模具的溫溫度控制制溫度控制制的必要要性在射出成成形中,射出於於模具內內之熔融融材料溫溫度,一一般在11503500之間,但由於於模具之之溫度一一般在4401120之間,所以成成形材料料所帶來來的熱量量會逐漸漸使模具具溫度升升高。另另一方面面,由於於加熱缸缸之噴嘴嘴與模具具之注道道襯套直直接接觸觸,噴嘴嘴處之溫溫度高於於模具溫溫度,亦亦會使模模具溫度度上升。假假使不設設法將多多餘之熱熱量帶走走,則模模具溫度度必然繼繼續上升升,而影影響成型型品的冷冷卻固化化。相反反地,若若從模具具中帶走走太多的的熱量,使模具具溫度下下降,亦亦會影響響成型品品的品質質。故不不管在生生產性或或成型品品的品質質上,模模

2、具的溫溫度控制制是有其其必要性性的。茲茲分述如如下：1. 就成形性性及成形形效率而而言模具溫度度高時,成形空空間內熔熔融材料料的流動動性改善善,可促促進充填填。但就就成形效效率(成成形週期期)而言言,模具具溫度宜宜適度減減低,如如此,可可縮短材材料冷卻卻固化的的時間,提高成成形效率率。2. 就成型品品的物性性而言通常熔融融材料充充填成形形空間時時,模具具溫度低低的話,材料會會迅速固固化,此此時為了了充填,需要很很大的成成形壓力力,因此此,固化化之際,施加於於成型品品的一部部份壓力力殘留於於內部,成為所所謂的殘殘留應力力。對於於PC或或變性PPPO之之類硬質質材料,此殘留留應力大大到某種種程度以

3、以上時,會發生生應力龜龜裂現象象或造成成成型品品變形。PA或PPOM等等結晶性性塑膠之之結晶化化度及結結晶化狀狀態顯著著取決於於其冷卻卻速度,冷卻速速度愈慢慢時,所所得結果果愈好。由上可知知,模具具溫度高高,雖不不利於成成形效率率,但卻卻常有利利於成型型品的品品質。3. 就防止成成型品變變形而言言成型品肉肉厚大時時,若冷冷卻不充充分的話話,則其其表面發發生收縮縮下陷,即使肉肉厚適當當,若冷冷卻方法法不良,成型品品各部分分的冷卻卻速度不不同的話話,則會會因熱收收縮而引引起翹曲曲、扭曲曲等變形形,因而而需使模模具各部部分均勻勻冷卻。溫度控制制的理論論要素模具的溫溫度調整整,對成成型品的的品質、物物

4、性及成成形效率率大有影影響,冷冷卻孔的的大小與與其分佈佈為重要要的設計計事項。熱在空氣氣中,主主要藉輻輻射和對對流來傳傳播,在在固體或或液體中中主要藉藉傳導來來傳播。固固體的熱熱傳導也也因物質質的不同同而有所所差異,而且不不同物質質的交界界處也有有界膜傳傳熱係數數。在液液體中,熱的傳傳導因傳傳熱管的的大小、流流速、密密度、黏黏度等而而異,熱熱計算公公式很複複雜,需需要很多多假定,不易求求解。但但最近由由於電腦腦的發展展等已容容易計算算,可行行理論解解析。1. 模具溫度度控制所所需的傳傳熱面積積熔融材料料的熱量量約5%,因輻輻射或對對流而喪喪失於空空氣中,95%傳導於於模具。假假定材料料帶入的的

5、熱量全全部傳播播到模具具,其熱熱量為QQ。則Q = s g Cpp ( TT1 -T2 ) + LL (kCaal/hhr) ss ：每小時時的射出出數(次次/hrr)g ：每次射射出材料料的重量量(kgg/次)Cp ：材料的的比熱(kCaal/kkg)T1 ：材料的的溫度() T2 ：取出時時的成型型品溫度度,及模模具溫度度()L ：熔解潛潛熱(kkCall/kgg)現設 Cp ( TT1-T2 ) + L = ss g = m則 Q = mm (kkCall/hrr)m ： 每小時時射出於於模具的的材料數數量： 材材料1kkg的全全熱量所謂熔解解潛熱是是材料的的相變化化產生的的熱量,亦即材

6、材料從液液體變成成完全固固體時,從材料料放出的的熱量。以以單位重重量表示示。表11所示為為各種材材料在成成形條件件下,11kg材材料的全全熱量。熱量Q從從模具傳傳道冷媒媒,此時時冷卻管管的傳熱熱面積為為A,則 Q A = (m2) hw T表1 各種種材料在在成形溫溫度條件件下的全全熱量(單位：kcaal/kkg)成形材料料(kCCal/kg)成形材料料(kCCal/kg)PE (低密度度)PE (高密度度)PPPS耐 隆138.91166.7166.71194.4138.91166.766.77833.3166.71194.4ABSAS聚縮醛PVCCACAB77.88944.466.7783

7、3.31005068.9961.77A ：傳傳熱面積積(m22)hw：卻管管的界膜膜傳熱係係數(kkCallm22hrr)T ：模具具與冷媒媒的平均均溫度差差() 冷卻卻管的界界膜傳熱熱係數hhw在冷卻卻水流的的場合為為d vv e CCp 0.3hw = ( ) ( ) (kCaal/mm2hrr)d ： 冷媒的的熱傳導導率(kkcall/mhr)d ： 管徑徑(m)v ： 流速速(m/hr)e ： 密度度(kgg/m33)： 黏黏度(kkg/mmhrr)Cp ： 比比熱(kkcall/kgg)2. 冷卻用水水量在成形作作業中為為了控制制模具溫溫度,經經常在模模具內設設有冷卻卻水管,但其入入

8、水溫度度與出水水溫度及及冷卻水水量等必必須詳加加考慮,為了再再利用或或循環模模具送出出的溫水水,須選選定冷卻卻水溫度度調整機機或熱交交換機降降低入水水溫度。若若入水溫溫度與出出水溫度度之差太太大時,亦即冷冷卻水奪奪走模具具中的熱熱量太多多,則不不利於模模具的溫溫度分布布,而影影響成型型品的品品質,此此時,宜宜增快流流速或增增高注入入壓力,或增加加流量。表表2(後後面字看看不清)表2 冷卻水水 的界界限循環環水流 路 直 徑徑(mm)流 量(m3/minn)流 量(l/mmin)80.000383.8110.000959.5190.033838240.077676一般帶入入模具的的熱量藉藉冷卻水

9、水帶出模模具外的的水量可可計算如如下： mm w = K ( T33 - T4 ) w ：每小時時流出的的冷卻水水量(kkg/hhr)m ：每小小時射入入於模具具的材料料重量 (kgg/hrr) ：材料料1kgg的全熱熱量(表表5. 5) K ：水的熱熱傳導效效率 T33 ：出水水溫度() T44 ：入水水溫度()K值之決決定： 冷卻卻水管在在型模板板中或心心型中時時 K=0.664 冷卻卻水管在在固定側側固定板板或承板板中時 KK=0.50 使用用銅管之之冷卻水水管時 KK=0.103. 模具加熱熱器能量量加熱流道道模具之之加熱流流道件通通常使用用插入式式加熱器器來控制制其溫度度。非加加熱流

10、道道模具在在成形高高融點材材料或肉肉厚較厚厚、流動動距離長長、面積積大之成成型品時時,經常常需將模模具加熱熱,此時時亦可使使用加熱熱器將模模具加熱熱已利成成形。加加熱器之之能量可可計算如如下,現現設加熱熱的材質質為高碳碳剛,比比熱0.1155kCaal/kkg。則則TWP = 8660 nnP ：每小時時所需電電力(KKW/hhr.)T ：模具溫溫度或加加熱流道道件溫度度()W ：模具重重量或加加熱流道道件重量量(kgg) nn ：效率(%) 此式所需需溫度上上升起點點以0作基準準,而且且加熱器器之密接接度,絕絕熱材之之絕熱效效果依情情狀而異異,n值值以500%計。模具的冷冷卻和加加熱一般模具

11、具,通常常以常溫溫的水來來冷卻,其溫度度控制藉藉水的流流量調節節,流動動性好的的低融點點材料大大都以此此方法成成形。但但有時為為了縮短短成形週週期,須須將水再再加以冷冷卻。小小型成型型品的射射出時間間,保壓壓時間都都短,成成形週期期取決於於冷卻時時間,此此種成行行為了提提高效率率,經常常也以冷冷水冷卻卻,但用用冷水冷冷卻時,大氣中中的水分分會凝聚聚於成形形空間表表面,造造成成型型品缺陷陷,須加加以注意意。成形高融融點材料料或肉厚厚較厚,流動距距離長的的成型品品,為了了防止充充填不足足或應變變的發生生,有時時對水管管通溫水水。成形形低融點點成形材材料時,成形面面積大或或大型成成型品時時,也會會將

12、模具具加熱,此時用用熱水或或熱油,或用加加熱器來來控制模模具溫度度。模具具溫度較較高時,需考慮慮模具滑滑動部位位的間隙隙,避免免模具因因熱膨脹脹而作動動不良。一一般中融融點成形形材料,有時因因成型品品的品質質或流動動性而使使用加熱熱方式來來控制模模具溫度度,為了了使材料料固化為為最終溫溫度均勻勻化,使使用部分分加熱方方式,防防止殘留留應變。以上所述述,模具具的溫度度控制是是利用冷冷卻或加加熱的方方式來調調整的。冷卻管路路的分佈佈 欲提高高成形效效率,獲獲得應變變少的成成型品時時,模具具構造須須能對應應於成形形空間的的形狀或或肉厚,進行均均勻的高高效率冷冷卻。在在模具加加工冷卻卻管路時時,管路路

13、的數目目、大小小及配置置極其重重要。如如圖1(a)(b)所所示,相相同的成成形空間間,加工工相近的的大冷卻卻管路或或加工遠遠離的小小冷卻管管路,探探討熱的的傳導路路徑。現現在大管管路通入入59.83的水,小管路路通入445的水,求溫度度斜度,連結等等溫曲線線,即得得圖1(c)(d),可見模模具成形形空間表表面的溫溫度分佈佈,大管管路是每每週期有有6060.05的溫度度變化,而小管管路,則則有533.333600的溫度度變化。 (a) (cc)(b) (d)圖1 熱傳路路徑與溫溫度變化化曲線模具成形形空間表表面的溫溫度分佈佈,因水水管的大大小、配配置、水水溫而異異,上示示圖(dd)之66.677

14、(600533.333)溫度度差在某某一成形形條件上上也許充充分,但但殘留之之內部應應力,對對尺寸精精度高的的成型品品,可能能造成成成形應變變或經時時變化。熱熱傳導率率愈高時時,傳導導效率愈愈好,容容易控制制及排除除熱量。亦亦即熱傳傳導率愈愈高時,模具成成形空間間的表面面溫度變變動少,傳導率率低時,表面溫溫度變化化大。通常熔融融材料充充填成形形空間時時,澆口口附近溫溫度高,離澆口口愈遠處處的溫度度愈低。若若將成型型品分割割成若干干部份,則該部部份的熱熱量正比比於體積積。一般對冷冷卻系統統的設置置需考慮慮下列原原則：(1) 冷卻管的的口徑、間間隔以及及至成形形空間表表面的距距離,對對模具溫溫度的

15、控控制有重重大影響響,這些些關係比比的最大大值如下下,如冷冷卻管口口徑為11時,管管與管的的間隔最最大值為為5,管管與成形形空間表表面的最最大距離離為3。再再者,成成型品肉肉厚較厚厚處比肉肉厚較薄薄處,冷冷卻管必必須縮小小間隔並並且較接接近成形形空間表表面。(2) 為保持模模具溫度度分佈均均勻,冷冷卻水應應先從模模具溫度度較高處處進入,然後循循環至溫溫度較低低處再出出口。通通常注道道、澆口口附近的的成形材材料溫度度高,所所以通冷冷水,溫溫度低的的外側部部份,則則循環熱熱交換的的溫水,此循環環系統的的管路連連接,是是在模具具內加工工貫穿孔孔,在模模具外連連接孔與與孔。(3) 成形PEE等收縮縮大

16、的材材料時,因其成成形收縮縮大,冷冷卻管路路不宜沿沿收縮方方向(看看不清楚楚請改)(4) 冷卻管應應盡量沿沿成形空空間的輪輪廓來設設置,以以保持模模具溫度度分佈均均勻。(5) 直徑細長長的心型型或心型型銷,可可在其中中心鑽盲盲孔,再再裝入套套筒或隔隔板進行行冷卻,若無法法裝入套套筒及隔隔板時,以熱傳傳率良好好的鈹銅銅合金作作心型及及心型銷銷材料,或以導導熱管(heaar ppipee)直接接裝入盲盲孔中,再以冷冷卻水作作間接之之冷卻,效果尤尤佳。(6) 冷卻水流流動過程程中不得得有短捷捷或停滯滯現象而而影響冷冷卻效果果,而且且冷卻管管路盡可可能使用用貫穿孔孔方式,以便日日後方便便清理。冷卻回路

17、路實例冷卻回路路的配置置,取決決於成型型品之形形狀、成成形空間間內的溫溫度分佈佈及澆口口位置等等。常用用的方法法有鑽孔孔法、溝溝槽法、隔隔板法、套套管法、間間接法等等。如圖圖2所示示。冷卻回路路實例 (一)鑽孔法法請作圖最一般性性的鑽孔孔法,設設貫穿孔孔,在模模具外部部用橡皮皮管等連連接孔與與孔,盲盲孔用塞塞堵住。從從注道附附近通冷冷水,適適合四方方形成型型品。沿成型品品的形狀狀對接鑽鑽孔,以以塞堵住住不要的的部份,冷卻效效果良好好,適合合四方形形成型品品。圓筒成型型品外周周冷卻方方法,沿沿成型品品的外周周對接鑽鑽孔,以以塞堵住住不要的的部份。圖2冷卻回路路實例 (一)鑽孔法法成型品的的直徑不

18、不太大時時,使冷冷卻孔前前端交叉叉,形成成類似心心型的冷冷卻回路路。冷卻回路路實例 (二)溝槽法法成型品的的形狀淺淺而寬時時,在可可動側型型模板設設渦旋式式的冷卻卻溝槽。成型品形形狀淺而而寬時,使用側側狀澆口口成形,設置迂迂迴冷卻卻回路。若若冷卻水水在入口口、出口口的溫度度差大時時,可增增加出、入入口數而而調整溫溫度,但但加工費費事。類似盒型型、杯類類成型品品,廣泛泛使用之之冷卻回回路,效效率佳,但模具具構造變變為複雜雜。冷卻卻水從底底部的中中心往注注道附近近進入,沿螺旋旋溝槽循循環冷卻卻。圖2(續續)冷卻回路路實例 (三)隔板法法細小的心心型銷或或使用套套筒頂出出之模具具,其冷冷卻管用用鑽孔

19、法法或溝槽槽法均不不易加工工。可在在心型銷銷細端,作階段段式的冷冷卻孔,內裝隔隔板,使使冷卻水水路分隔隔。套筒頂出出之場合合,由隔隔板式的的方式對對心型銷銷作冷卻卻。但孔孔徑太小小時,水水垢易集集結,孔孔有堵塞塞之虞,此種情情況下,可改用用壓縮空空氣冷卻卻之,效效果頗佳佳。較大心型型之冷卻卻,亦可可使用隔隔板法,加工簡簡單,但但冷卻水水的流路路太長,入口溫溫度與出出口溫度度差大,影響成成型品的的均勻冷冷卻。對成型品品面作主主要冷卻卻,使用用周圍可可供冷卻卻水通過過的特殊殊隔板對對心型表表面冷卻卻冷卻回路路實例 (四)套管法法成型品淺淺而寬,主要考考慮在直直接澆口口附近的的冷卻,可使用用套管作作冷卻,冷卻水水從入口口處經套套管噴出出,由孔孔壁與套套管間回回流出口口,可有有效地冷冷卻注道道部份,而固定定側則並並用環狀狀管路作作冷卻。圖2(續續)