模具溫度對注塑成型的影響
- 點擊次數：4108 發布時間：2014-10-11
模具溫度是注塑成型中zui重要的變量——無論注塑何種塑料，必須保證形成模具表面基本的濕潤。一個熱的模具表面使塑料表面長時間保持液態，足以在型腔內形成壓力。如果型腔填滿而且在凍結的表皮出現硬化之前，型腔壓力可將柔軟的塑料壓在金屬上，那么型腔表面的復制就高。另一方面，如果在低壓下進入型腔的塑料暫停了，不論時間多短，那么它與金屬的輕微接觸都會造成污點，有時被稱為澆口污斑。
對于每一種塑料和塑膠件，存在一個模具表面溫度的極限，超過這個極限就可能出現一種或更多不良影響（例如：組件可以溢出毛邊）。模具溫度更高意味著流動阻力更小。在許多注塑機上，這自然就意味著更快流過澆、澆口和型腔，因為所用的注塑流動控制閥并不糾正這個改變，填充更快會在澆道和型腔內引起更高的有效壓力。可能造成溢料毛邊。由于更熱的模型并不凍結那些在高壓形成之前進入溢料邊區域的塑料，熔料可在頂出桿周圍溢料毛邊并溢出到分割線間隙內。這表明需要有良好的注射速率控制，而一些現代化的流動控制編程器也確實可以做到這點。
通常，模具溫度的升高會減少塑料在型腔晨有冷凝層，使熔融材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件重量和更好的表面質量。同時，模具溫度的提高還會使零件張力強度增加。
•模具的保溫方法
許多模具，尤其是工程用的熱塑性塑料，在相對較高的溫度下運行，如80攝氏度或176華氏度。如果模具沒有保溫，流失到空氣和注塑機上的熱量可以很容易地與射料缸流失的一樣多。所以要將模具與機板隔熱，如果可能，將模具的表面隔熱。如果考慮用熱流道模具，嘗試減少熱道部分和冷卻了的注塑件之間的熱量交換。這樣的方法可以減少能量流失和預熱時間。
一、塑模溫度控制
【一】溫度控制必要性
（１）溫度控制對成形性之目的及作為
成形品外觀，材料物理性質，成形循環等，受模仁溫度之影響，頗為顯著。一般成型情況，模仁溫度保持于較低，可以提高射出次數較為理想，但與成形品形狀(模仁構造)及成品材料種類有關之成形循環亦寄賴于必需提高模仁充填之溫度。
（２）為防止應力作溫度控制
此為成形品材料問題，此項要求唯有※冷卻速度。入冷確時間短，即使有一部份硬化一部份尚軟之場合，仍能避免由于不均一收縮引起應力。亦即適當之溫度控制能對冷卻應力性質改良。
（３）成形材料之結晶化程度調整之做之溫度控制
聚硫氨（尼龍），聚醋酸數脂，聚丙烯等結晶材料對結晶化程度調節，及機械性質改良，一般需要較高模仁溫度。
【二】技術問題
（１）溫度控制所需之熱傳面積
模仁熱傳面積之計算式為
t1:成形材之熔融溫度
t0:成形品取出時溫度
cp:成形材料之比熱
sh:每小時射出成形次數移動熱量
Q=shx*cp*(t1-t0)kacl /hr
hw:冷卻管路側之表膜熱傳系數
d:冷卻孔直徑(m)
u:粘度(kg/mses)
μ :流速(m/ses)
λ :冷媒之熱傳導率(kcal/m2 hrc)
ΔT:模型及冷(熱)媒間之平均溫度差則
Hw:λ d(dug/μ) (cp u /λ)
(kcal/ hr℃)
所需之熱傳面積可由下式求得之 A=Q/hw x T （m2）
此際對外界空氣之放熱、型模板、噴嘴等之熱傳俱行略去不計。
２）冷卻管路之分布
成形循環時間縮短雖有種種因素，但冷卻效果之模型制造為重大之問題。冷卻不均一，實行急遽冷卻，將使成形品內部產生應力，發生變形及龜裂。所以必需相應穴形狀及肉厚，考慮模仁構造，使能有實施均一而率之冷卻性能。
再者，就模型管路加工場合綜合考慮，選定管路之數量與大小。
例如圖１所示，相同成形品面積之場合，模仁（ａ）有５條較大管路，型模（ｂ）有２條較小管路互作比較，依照熱傳路徑略圖所示，型模（ａ）之型穴表面幾乎有相等熱傳，有均一之冷卻效果，較為適用。
圖二示型穴管及管路表面間溫度變化約略之等溫曲線。圖（ａ）示使用較大管路之溫度變化，管中循環水之溫度為59.83℃，型穴表面作業循環時之溫度為60℃之60.5℃，而較小之管路（ｂ）中，循環水溫為45℃，型穴表面溫度發生53.33℃至60℃之溫度變化。
此種模仁表面關聯之較大溫度變化雖亦可作為充份之成形條件，但對模仁之溫度控制亦有所不當。
再者，熱傳導率之高度熱傳導系統之效率較佳，熱量傳出之控制良好。亦即熱傳導率高之模仁表面溫度變化較小，反之，傳導率低者，溫度變化較大。
一般情形，對熱冷卻系統應加注意點為：
１）重型模仁設置有數條貫通水路孔者，冷水先行進入注道附近，然后溫水循環至外側（圖三）
２）使用聚乙烯時，成形收縮大，冷卻管路不宜沿收縮方向設置，使生變形。
３）心型冷卻（圖４）盡可能沿心型形廓設置管路。
二、塑料材料之物性介紹
【一】質輕
在比重0.9～2.3之間，若發泡可降至0.01。（遠比鋁2.7，鐵7.8小）
【二】加工易
在30℃以下可融膠，以流動成型，少后加工。（熔點遠比鋁600℃，鐵1530℃低）
【三】性質可隨需要改變
不同單體可合成不圖性質塑料，不同塑料可復合性質，加入填充物或補強物可改善某些性質。
【四】化學穩定性好
耐蝕性佳，不受酸、堿、油、鹽、水、氣、蒸氣的侵蝕。
【五】光特性好及著色易
PS、PMMA、PC 透明；可取代易碎不易成型的玻璃；塑料加色粒可得美好色調。
【六】絕緣性好且可調
抗電5～50千伏／毫米，并可藉加入導電填充物、導磁性。
【七】摩擦性好并耐磨
天然軸承材料。
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