如何優(yōu)化電熱變的模溫注塑模具加熱系統(tǒng)

陶煒

摘要：本文主要分析了電熱變的模溫注塑模具的加熱系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了一種全新的優(yōu)化方式，它不僅可以通過更加完善的技術(shù)達(dá)到快速控制溫度變化的效果，還能消除塑件表面的熔接痕、流痕以及銀紋等問題，最終形成一次成型，并且還不需要后續(xù)進(jìn)行加工或者修改。通過對電熱變的模溫注塑模具加熱系統(tǒng)的優(yōu)化策略分析，可以有效的提高生產(chǎn)效率，并且在生產(chǎn)過程中所消耗的成本較低，對環(huán)境的污染程度較少。

關(guān)鍵詞：電熱變的模溫注塑模具;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);加熱系統(tǒng)

電加熱變模溫作為一種高光注塑成型的加熱技術(shù)，因其具有的獨(dú)特優(yōu)勢和效果被廣泛應(yīng)用在高品質(zhì)塑件的成型加工過程中。并且，這種加熱系統(tǒng)還能隨著溫度的變化提高電加熱的效率，效果較為明顯。在加熱棒工作過程中，模具都不需要其他的外設(shè)熱源來進(jìn)行技術(shù)支持，并且消耗成本較低，也會從另一方面降低高光模具的生產(chǎn)成本。它的工作原理主要體現(xiàn)在塑料溶體被注入模具型腔之前，就會利用提前埋設(shè)在模具內(nèi)的電熱棒通過導(dǎo)熱的方式將模具型腔和型芯進(jìn)行加熱，最終就可以較為有效的取出模件。

1. 模擬分析

1.1.問題描述

針對快速變模溫注塑成型模具熱響應(yīng)對復(fù)雜問題進(jìn)行分析，就可以對電熱式變模溫注塑模具的熱響應(yīng)繼續(xù)研究，還可以利用隨形加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將較為復(fù)雜的模具進(jìn)行簡化，變成單個(gè)加熱細(xì)胞單元，最終以電熱元件的布局和規(guī)格重新對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行分析，并結(jié)合有效的圖形界面和有限元分析軟件得出驗(yàn)證結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)過程中用到的單頭高密度電加熱棒的外殼是無縫不銹鋼，還會在內(nèi)部裝入電熱絲，而中間的空隙部分則是由具有導(dǎo)熱性和絕緣鞋良好的填料組成。在工作過程中，加熱電熱絲就會產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，從加熱棒表面?zhèn)鬟f到模具中，從而達(dá)到加熱模具的效果。通常來說，加熱棒的加熱過程也是利用安裝孔表面施加等效熱流密度來實(shí)現(xiàn)的。等效的熱流密度公式為q=W/S，其中W為加熱棒的功率，S是加熱棒的側(cè)面面積。而本文就是通過對工藝參數(shù)和模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而提高模具表面溫度的均勻性，最終達(dá)到優(yōu)化加熱系統(tǒng)的目標(biāo)。具體情況如下圖1所示：

1.2.建立分析模型

在本次研究中所使用的塑件是薄壁類的制品，并且壁厚均勻且較其他方向尺寸較小，需要利用三維傳熱問題將二維平面?zhèn)鳠釂栴}進(jìn)行簡化，并建立二維的有限元模型進(jìn)行分析。

1.3.模擬驗(yàn)證

在驗(yàn)證模擬過程是否正確的過程中，就需要采用定模表面溫度的分布情況再進(jìn)行紅外掃描儀對溫度進(jìn)行掃描，再進(jìn)行對比。

2. 仿真結(jié)果分析

針對研究所構(gòu)建的有限元模型，并對該注塑模具的加熱過程進(jìn)行分析，還需要對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，最終來研究模具表面的溫度是否存在不均勻的特性。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，加熱棒中間的溫度和對應(yīng)的模具表面溫度非常相似，對于模具邊緣的溫度來說，就會明顯低于模具其他地區(qū)的溫度。這主要是因?yàn)檫吘墔^(qū)域加熱棒的部分熱量會被無加熱棒區(qū)域吸收。也就是說，這項(xiàng)研究可以較為清楚的分析出加熱棒的加熱效果以及相應(yīng)模具表面溫度整體均勻性的體現(xiàn)。除此之外，在研究過程中還要確保加熱棒熱流密度不變的情況下，不斷對最外側(cè)的加熱棒熱流密度進(jìn)行改變。從得到的數(shù)據(jù)中也可以清楚的認(rèn)識到，當(dāng)最外側(cè)加熱棒的熱流密度達(dá)到一定高度時(shí)，模具最外側(cè)的溫度也會逐步提高。通常來說，當(dāng)達(dá)到一定高度時(shí)，最外側(cè)加熱棒的加熱效果和其他部位的溫度就會相等。如果模具表面溫度相差在2℃以內(nèi)，就需要對最外側(cè)加熱棒的熱流密度繼續(xù)提高，但是，這樣也會相應(yīng)的增加模具表面的溫度。具體情況如下圖2所示：

綜合相關(guān)數(shù)據(jù)可以清楚的了解到，當(dāng)各加熱棒熱流密度相同時(shí)，模具加熱后就會儲存在溫度場不均勻的結(jié)果。除此之外，模具最外側(cè)的加熱區(qū)域溫度也會較其他地方溫度較低，甚至最高溫差還會均衡在10℃之上。最終，還可以通過增加最外側(cè)加熱棒熱流的密度來彌補(bǔ)熱量損失的問題，這樣也可以有效的解決模具溫度均勻性的溫度，還需要對各加熱棒的熱流密度之間的差值進(jìn)行控制，這樣也能確保模具溫度基本達(dá)到平衡的狀態(tài)。

3. 結(jié)論

在進(jìn)行ERUCM相關(guān)定模表面溫度數(shù)據(jù)研究的過程中，還可以分析不同情況下加熱棒熱流密度對于定模表面溫度不均勻之間可能產(chǎn)生的影響，之后還需要通過改變加熱棒熱流密度的方式為之后模具表面溫度均勻提供數(shù)據(jù)支持，之后還需要根據(jù)相關(guān)的準(zhǔn)則和方式來達(dá)到研究的目的。在建立有限元分析模型時(shí)，還需要在相同條件下進(jìn)行模擬和分析，進(jìn)而驗(yàn)證之前所提到的猜想，也能得出較為可靠的結(jié)構(gòu)。這樣一來，也可以對不同情況下加熱棒熱流密度模具溫度均勻性的仿真結(jié)果進(jìn)行分析。

4. 結(jié)束語

綜上所述，在研究電加熱高光注塑模具過程中，可以充分的看到電加熱棒和模具安裝孔之間間隙對于工作的效率。除此之外，還會構(gòu)建電加熱高光注塑模具的熱響應(yīng)對模型進(jìn)行分析，也可以通過理論知識清楚的了解到傳熱的過程和效果。最終，可以經(jīng)過簡化和假設(shè)的方式，再加上有限元的方法，就可以利用分析軟件得出想要的結(jié)論。在整個(gè)研究過程中。還需要確保電加熱高光注塑模具的加熱效率，還要對電加熱棒和模具安裝孔之間的間隙進(jìn)行控制。

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