蒸汽加熱模具變溫技術(shù)的新發(fā)展

來(lái)源于：注塑財(cái)富網(wǎng)蒸汽加熱模具變溫技術(shù)的新發(fā)展在采用傳統(tǒng)恒溫模注塑成型外觀零件時(shí)，往往存在可見熔接痕、流痕、玻纖外露、皮紋復(fù)制不完全造成的外觀表面光澤不一致等缺陷。為解決這些問(wèn)題，模具變溫技術(shù)的出現(xiàn)提供了一種解決方案。在模具變溫技術(shù)中，由于采用飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)而冷卻水作為冷卻介質(zhì)這種工藝方式易于實(shí)施，且能實(shí)現(xiàn)低能耗和高效率生產(chǎn)，蒸汽加熱模具變溫技術(shù)越來(lái)越廣泛地作為一種基礎(chǔ)節(jié)能環(huán)保技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用?；驹砟＞咦儨丶夹g(shù)的工藝過(guò)程基本包括以下幾個(gè)步驟：1）在向模具型腔內(nèi)射膠之前，向成型外觀表面的模具型腔或芯腔部分中的加熱/冷卻通道中通入飽和蒸汽，將模具該部分的表面加熱到熱塑性樹脂的軟化點(diǎn)溫度之上0-50°C；2）射膠和/或保壓；3）在射膠完畢或保壓完畢后，向該模具部分的加熱/冷卻通道中通入冷卻水，使模具的溫度降低到一個(gè)可脫模溫度，其中還可包括用壓縮空氣將冷卻水吹出的輔助工序；4）開模取件；5）再次通入飽和蒸汽加熱該模具部分，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。在應(yīng)用模具變溫技術(shù)時(shí)，模具變溫部分中的加熱/冷卻通道設(shè)置與傳統(tǒng)注塑成型的水道設(shè)置有兩個(gè)主要區(qū)別：加熱/冷卻通道與型腔或芯腔表面距離短，常見在3-10mm范圍；各加熱/冷卻通道與型腔或芯腔表面的距離盡可能一致。這兩點(diǎn)明顯區(qū)別是為了實(shí)現(xiàn)型腔或芯腔表面快速升溫和快速降溫，即模具非對(duì)稱加熱和冷卻，減少能耗和縮短成型周期。為什么采用飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)，而不用過(guò)熱水？在模具變溫技術(shù)開始出現(xiàn)時(shí)也有采用過(guò)熱水作為加熱介質(zhì)用于制造小制品，其主要原因是，高溫過(guò)熱水可以采用已有的過(guò)熱水模溫機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)獲得。但隨著模具變溫技術(shù)的應(yīng)用拓展和集成式蒸汽加熱模具變溫系統(tǒng)的開發(fā)成功，相對(duì)于高溫過(guò)熱水，采用飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。首先，從相同溫度下的飽和水蒸汽和過(guò)熱水的熱焓來(lái)比較，假設(shè)兩種介質(zhì)的溫度均為180C，1kg蒸汽的熱焓值為2777kJ，而1kg過(guò)熱水的熱焓值則為762kJ，即1kg蒸汽至相同溫度的過(guò)熱水的相變就可釋放出2015kJ熱量來(lái)加熱模具。而這部分熱量如果由高溫過(guò)熱水降溫5C來(lái)提供，就需要近100kg的高溫過(guò)熱水通過(guò)并實(shí)現(xiàn)完全換熱；而事實(shí)上很難達(dá)到完全熱交換，即需要通過(guò)更多的高溫過(guò)熱水才能實(shí)現(xiàn)。在采用飽和蒸汽加熱模具時(shí)，可直接通過(guò)向模具的加熱/冷卻通道中補(bǔ)充飽和蒸汽維持蒸汽壓力來(lái)補(bǔ)充加熱模具所需的熱量，即利用相變熱加熱；而采用高溫過(guò)熱水加熱模具時(shí)，熱量傳遞后必然造成過(guò)熱水溫度降低，因此只能通過(guò)持續(xù)向模具的加熱/冷卻通道中供應(yīng)相同溫度的過(guò)熱水，并使過(guò)熱水通過(guò)模具的加熱/冷卻通道才能補(bǔ)充加熱模具所需的熱量。采用高溫過(guò)熱水加熱模具，不僅需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱所需熱量的輸送，而且需要消耗額外的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫過(guò)熱水的輸送或循環(huán)。第二，采用蒸汽作為加熱介質(zhì)，飽和蒸汽的壓力與蒸汽的溫度有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，蒸汽壓力有明顯的均衡傳導(dǎo)特性，更重要的是蒸汽加熱的熱源是相變釋放的熱量，因此在通入蒸汽的所有加熱/冷卻通道中蒸汽的溫度能夠保持均勻一致，使需要加熱的模具部分獲得一致的溫升。采用過(guò)熱水進(jìn)行加熱，雖然在加熱/冷卻通道中高溫過(guò)熱水的壓力具有傳導(dǎo)性，但是加熱模具需要的熱源是過(guò)熱水中的蓄熱，很難保證過(guò)熱水的溫度從進(jìn)口到出口的一致性，需要加熱的模具部分無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)獲得一致的溫升。由于飽和蒸汽和高溫過(guò)熱水的不同特性，決定了采用飽和蒸汽的加熱速率和效率大大好于采用過(guò)熱水。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同等條件下，采用過(guò)熱水加熱模具的溫升速率大約在1.5°C/秒，而采用飽和蒸汽的加熱速率可達(dá)到或超過(guò)3。。/秒。第三，與模具加熱速率相對(duì)應(yīng)的是：加熱速率越大，升溫過(guò)程中向無(wú)效部位傳遞的熱量越少；冷卻時(shí)需要從模具中帶走的熱量也相應(yīng)減少，使模具的降溫速率越大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同等條件下，采用高溫過(guò)熱水加熱時(shí)，模具冷卻的速率只有約lEC/秒；而采用飽和蒸汽加熱時(shí)，模具冷卻的速率可達(dá)到或超過(guò)2.5C/秒；第四，蒸汽加熱容易獲得更高的模具表面溫度和/或更快的冷卻速度，制品外觀面表面質(zhì)量會(huì)更好，如更高光澤或更好的皮紋復(fù)制效果。綜合采用飽和蒸汽加熱模具在加熱溫升過(guò)程以及隨之在冷卻過(guò)程中所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，蒸汽加熱模具變溫技術(shù)相對(duì)高溫過(guò)熱水加熱模具變溫技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，如加熱同樣的模具到相同的溫度，采用飽和蒸汽作為加熱介質(zhì)的成型周期是采用高溫過(guò)熱水作為加熱介質(zhì)的成型周期的50-70%之間，采用飽和蒸汽加熱所需的能耗也是采用過(guò)熱水的25-50%之間。兩種主要實(shí)施形式對(duì)于不愿投資中央蒸汽鍋爐系統(tǒng)的用戶，采用集成式模具變溫控制系統(tǒng)是很好的選擇，如北京中拓的JMJR系列。這種系統(tǒng)包括電加熱蒸汽發(fā)生器、冷卻水管理單元、工藝控制器、以及余熱回收單元等，與注塑機(jī)和注塑模具連接后可直接使用，可用于大至70"甚至更大規(guī)格的LCD/LED電視面板的制造。對(duì)于愿意投資中央蒸汽鍋爐的用戶，可將中央蒸汽鍋爐的蒸汽通過(guò)保溫管網(wǎng)輸送到注塑機(jī)附近，然后通過(guò)模具變溫控制器，向模具按程序輸送飽和蒸汽、壓縮空氣、冷卻水，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域拓展蒸汽加熱模具變溫技術(shù)在國(guó)內(nèi)最早的商業(yè)化應(yīng)用是LCD、LED電視前殼和底座。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，不需噴涂處理就獲得了表面無(wú)瑕疵的零件。目前，這一技術(shù)的應(yīng)用不僅限于改善表面質(zhì)量和消除噴涂處理，已擴(kuò)展到新功能設(shè)計(jì)方面。如在家電、消費(fèi)電子領(lǐng)域，已利用這項(xiàng)技術(shù)制造由亞光皮紋和高光裝飾相結(jié)合具有特殊裝飾效果的外殼、控制面板等；在汽車零部件方面，已作為一種輕量化技術(shù)手段制造更薄更輕的零件；在光學(xué)制品領(lǐng)域，采用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)消除雙折射缺陷、提高透光率、或獲得微納表面。蒸汽加熱模具變溫技術(shù)在一些特殊加工領(lǐng)域的應(yīng)用也在開發(fā)之中，如在注塑成型電鍍件基體時(shí)通過(guò)采用蒸汽加熱