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制品成型關(guān)鍵要素之模具冷卻
????????注塑件是在塑料模具內(nèi)成形和冷卻固化的，由于每種樹脂要求的成形溫度和玻璃化溫度不同，所以，塑料模具必須有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，才能適合每種樹脂的成形，高效地進(jìn)行生產(chǎn)。
????????在射出成形中，在模具內(nèi)時(shí)，融材料溫度一般在150~350℃之間，但由于模具溫度一般在 40~120℃，所以成形材料所帶來(lái)的熱量會(huì)逐漸使模具溫度升高。另一方面，由于加熱缸的噴嘴與模具的注道襯套直接接觸，噴嘴的溫度高于模具溫度，也會(huì)使模具溫度上升。如果不設(shè)法將多余熱量帶走，模具溫度必然繼續(xù)上升，從而影響成型品的冷卻固化。相反地，若從模具中帶走太多的熱量，使模具溫度下降，也會(huì)影響成型品的質(zhì)量。
????????對(duì)成形粘度低、流動(dòng)性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等)，一般要求塑料模具穩(wěn)定較低(一般不低于80℃);
????????而對(duì)于黏度高、流動(dòng)性差的塑料(如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等)，為了提高充型性能，或塑料模具較大，散熱面積廣等情況，其塑料模具不僅需要設(shè)置冷卻系統(tǒng)，還需要設(shè)置加熱系統(tǒng)，以便在注塑之前對(duì)模具進(jìn)行加熱。
????????有的塑料成形，需要模具設(shè)置冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。當(dāng)模具的溫度達(dá)到塑料的成形工藝要求時(shí)，即可關(guān)閉加熱系統(tǒng)，如果在注射一段時(shí)間后，模具的溫度高于塑料的成形工藝要求時(shí)，就要打開模具的冷卻系統(tǒng)，使模具的溫度在要求的溫度下恒溫。
????????對(duì)于小型薄壁塑件，且成形工藝要求模溫不太高時(shí)，可以不設(shè)置冷卻裝置而靠自然冷卻。
????????模具溫度對(duì)制品的影響
????????(一)成形性及成形效率
????????模具溫度高時(shí)，成形空間內(nèi)熔融材料的流動(dòng)性改善，可促進(jìn)填充。但就成形效率(成形周期)而言，模具溫度適度減低，可縮短材料冷卻固化的時(shí)間，提高成形效率。
????????(二)成型品的物理性質(zhì)
????????通常熔融材料充填成形空間時(shí)，模具溫度較低，會(huì)使材料會(huì)迅速固化，此時(shí)為了填充，需要很大的成形壓力，因此，固化之際，施加于成型品的一部份壓力殘留于內(nèi)部，成為所謂的殘留應(yīng)力。
????????對(duì)于 PC或變性PPO之類的硬質(zhì)材料，此殘留應(yīng)力大到某種程度以上時(shí)，會(huì)發(fā)生應(yīng)力龜裂現(xiàn)象或造成成型品變形。PA或POM等結(jié)晶性塑料之結(jié)晶化度及結(jié)晶化狀態(tài)顯著取決于其冷卻速度，冷卻速度愈慢時(shí)，所得結(jié)果愈好。由上可知，模具溫度高，雖不利于成形效率，但卻常有利于成型品的品質(zhì)。
????????(三)成型品的形狀
????????成型品肉厚、大時(shí)，若冷卻不充分，其表面會(huì)發(fā)生收縮下陷，即使肉厚適當(dāng)，若冷卻方法不良，成型品各部分的冷卻速度不同，也會(huì)因熱收縮而引起翹曲、扭曲等變形，因而需使模具各部分均勻冷卻。
????????模具的冷卻與加熱
????????一般模具，通常以常溫的水來(lái)冷卻，其溫度控制水的流量調(diào)節(jié)，流動(dòng)性好的低融點(diǎn)材料大都以此方法成形。但有時(shí)為了縮短成形周期，須將水再加以冷卻。
????????小型成型品的射出時(shí)間，保壓時(shí)間都短，成形周期取決于冷卻時(shí)間，此種成形為了提高效率，經(jīng)常也以冷水冷卻，但用冷水冷卻時(shí)，大氣中的水分會(huì)凝聚于成形空間表面，造成成型品缺陷，須加以注意。
????????成形高融點(diǎn)材料或肉較厚、流動(dòng)距離長(zhǎng)的成型品，為了防止充填不足或應(yīng)變的發(fā)生，有時(shí)對(duì)水管通溫水。成形低融點(diǎn)成形材料時(shí)，成形面積大或大型成型品，也會(huì)將模具加熱，此時(shí)用熱水或熱油，或用加熱器來(lái)控制模具溫度。模具溫度較高時(shí)，需考慮模具滑動(dòng)部位的間隙，避免模具因熱膨脹而動(dòng)作不良。
????????一般中融點(diǎn)成形材料，有時(shí)因成型品的質(zhì)量或流動(dòng)性而使用加熱方式來(lái)控制模具溫度，為了使材料固化為最終溫度均勻化，而使用部分加熱方式，防止殘留應(yīng)變。
????????以上所述，模具的溫度控制是利用冷卻或加熱的方式來(lái)調(diào)整的。
????????冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
????????(1)冷卻管的口徑、間隔以及至成形空間表面的距離，對(duì)模具溫度的控制有重大影響，這些關(guān)系比的最大值如下：
????????冷卻管口徑為【1】時(shí)，管與管的間隔最大值為【5】，管與成形空間表面的最大距離為【3】。再者，成型品肉厚較厚處比肉厚較薄處，冷卻管必須縮小間隔并且較接近成形空間表面。
????????(2)為保持模具溫度分布均勻，冷卻水應(yīng)先從模具溫度較高處進(jìn)入，然后循環(huán)至溫度較低處再出口。通常注道、澆口附近的成形材料溫度高，所以通冷水，溫度低的外側(cè)部份，則循環(huán)熱交換的溫水，此循環(huán)系統(tǒng)的管路連接，是在模具內(nèi)加工貫穿孔，在模具外連接孔與孔。
????????(3)成形 PE 等收縮大的材料時(shí)，因其成形收縮大，冷卻管路不宜沿收縮方向。
????????(4)冷卻管應(yīng)盡量沿成形空間的輪廓來(lái)設(shè)置，以保持模具溫度分布均勻。
????????(5)直徑細(xì)長(zhǎng)的心型或心型銷，可在其中心鉆盲孔，再裝入套筒或隔板進(jìn)行冷卻，若無(wú)法裝入套筒及隔板時(shí)，以熱傳率良好的鈹銅合金作心型及心型銷材料，或以導(dǎo)熱管直接裝入盲孔中，再以冷卻水作間接之冷卻，效果尤佳。
????????(6)冷卻水流動(dòng)過(guò)程中不得有短捷或停滯現(xiàn)象而影響冷卻效果，而且冷卻管路盡可能使用貫穿孔方式，以便日后方便清理。
