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      模溫機(jī)的冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)


      模溫機(jī)的冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)
      1、直接式或開(kāi)放式冷卻系統(tǒng)      
            這是一種極之流行的系統(tǒng),其基本的組成配件有電水泵和浸沒(méi)式電熱器。電水泵負(fù)責(zé)把水運(yùn)行于模具的冷卻管道。水溫不斷被測(cè)量著,若溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí),電熱器便關(guān)上。若水溫繼續(xù)升高稍為超過(guò)某一設(shè)點(diǎn)時(shí),電磁閥被打開(kāi)使部份熱水排走,所損失的水量由較凍的自來(lái)水補(bǔ)充。      
           這系統(tǒng)之所以普遍被采用是因?yàn)樗兄O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單和制造成本低廉(與間接式系統(tǒng)比較)的好處,可是系統(tǒng)需要為斷補(bǔ)充新的自來(lái)水,這表示更多熔解了的化學(xué)物質(zhì)亦一并被加進(jìn)系統(tǒng)內(nèi),使冷卻管道的沉積問(wèn)題加速惡化。為了減少冷卻水溫的升降幅度,電熱水器的電源控制和水溫測(cè)量的準(zhǔn)確度都必須很好,使水溫控制在所需的范圍內(nèi),有些系統(tǒng)更可調(diào)節(jié)水溫以適應(yīng)模具的溫度。      

      2、間接式冷卻系統(tǒng)      
           間接式冷卻系統(tǒng)可以應(yīng)用于模具溫度低過(guò)或高過(guò)一般冷卻水的溫度。被冷卻液帶來(lái)的熱量經(jīng)由熱交換系統(tǒng)散去。      
            系統(tǒng)利用高壓原理使水溫可以超過(guò)其大氣壓力下的沸點(diǎn),并有重型的浸沒(méi)式電熱器提供快速的升溫,負(fù)責(zé)把熱能散去的裝置是設(shè)有較大熱交換面積的線圖式熱交換器,并有電磁閥控制散熱的過(guò)程。加熱或散熱的準(zhǔn)確切換則由一比例控制形式的儀器控制著。      
            若運(yùn)行于系統(tǒng)和模具的液體是屬于水性的,其*高的溫度可達(dá)140℃/284F°。但是溫度超過(guò)120℃/248F°的情況下為應(yīng)使 用 水 性的系統(tǒng),因?yàn)楹砉芸赡馨l(fā)生爆裂,造成很大的危險(xiǎn)。對(duì)于溫度超過(guò)120℃/248F°的需求,我們可用油性的循環(huán)式系統(tǒng)(也可以使用電熱器棒作輔助途)。      
            模具在生產(chǎn)時(shí)也常常需要利用冰水作冷卻用途以改造生產(chǎn)力或是彌補(bǔ)模具設(shè)計(jì)的不足,所采用的冷凍機(jī)都設(shè)有制冷單元把經(jīng)過(guò)熱交換器的冷卻液降溫。熱交換器有著很多線圖狀的管路,管內(nèi)循環(huán)著高壓的冷凍液體,模具冷卻液則不斷流過(guò)管路外面把熱量輸送給冷凍液并使其氣化,氣化了的冷凍液其后再被壓縮及冷卻還原成液體,熱交換過(guò)程得以不斷地進(jìn)行。現(xiàn)時(shí)人們對(duì)冷凍機(jī)所排出的熱能的應(yīng)用機(jī)會(huì)發(fā)生了濃厚的興趣,它們可能在不久的將來(lái)負(fù)責(zé)提供房間溫暖的環(huán)境。      
             使用冷凍機(jī)時(shí)常可遇到以下的問(wèn)題,冷凍機(jī)的設(shè)定溫度不能太低,原因是型腔表面發(fā)生了冷凝現(xiàn)象(布滿了水珠)。這現(xiàn)象可能在正常模具開(kāi)啟和頂出時(shí)發(fā)生,亦可能發(fā) 生于短暫的生產(chǎn)停頓,解決的辦法是把模腔周?chē)目臻g占滿了熱空氣,例如使用熱風(fēng)機(jī)向著模腔處噴射熱空氣。這辦法在濕熱的夏天很是有效,以某一例子來(lái)說(shuō),可以把生產(chǎn)周期從30秒降至23秒。若冷凝現(xiàn)象引致模具生銹,可以把模具表面進(jìn)行鍍鎳處理或是使用其他材料制造模具,例如不銹鋼或鍍銅。      
            生產(chǎn)薄壁注件時(shí)常常需要使用冷凍機(jī)以縮短生產(chǎn)周期,以 重7.5克的聚苯乙烯(PS)薄杯為例(自動(dòng)飲品售賣(mài)機(jī)的壞子)一套單腔模具的生產(chǎn)速度可以快至一分鐘五十次模數(shù)。      
       
      3、冷卻液的選擇      
            適宜熱塑性件的模具生產(chǎn)溫度的一般范圍是20-80℃(68-176F°),所以大都是使用處理過(guò)的水作為冷卻液,我們需要注意一點(diǎn),冷卻液的溫度和模具的溫度可能差別很大,例如40℃/100F°。對(duì)于加壓形式的冷卻管路來(lái)說(shuō),若系統(tǒng)是水性的,其*高溫度是140℃/284F°:若系統(tǒng)是油性的,則其*高溫度是350℃/662F°。采用冷凍系統(tǒng)時(shí)其溫度當(dāng)然可以很低。若溫度是低于10℃/50F°的,則冷卻液必須是水/醇(防凝劑)的混合液。       
            有些注塑公司直接使用自來(lái)水進(jìn)行模具冷卻。控制模溫的手段是在客路加上節(jié)流閥以控制自來(lái)水的供應(yīng)量,這方法的冷卻效果是*差的,模具的溫度將是極不穩(wěn)定和均勻。欲想模具保持在正確的溫度見(jiàn),冷卻液流量和流速必需正確,并且管路出入口的冷卻液溫差亦不可太大(不能超過(guò)4℃/7F°),否則模具將會(huì)出現(xiàn)特別熱的部份,模溫便不能保持在所需均勻的溫度了。      
            模具管路內(nèi)冷卻液的流速必須達(dá)至紊流的狀態(tài),因?yàn)槲闪鞯漠a(chǎn)生可以提高散熱率。假設(shè)冷卻液流過(guò)模具后的溫升是 6℃/11°F,則每公升(1)水可以帶走6kcal ,(252kJ)的熱量。      
            對(duì)于水性的冷卻液,紊流的產(chǎn)生和雷諾數(shù)(REYNOLDS      
      NUMBER R)有關(guān),此數(shù)必須超過(guò)3,500,才可以產(chǎn)生紊流      
      的狀態(tài),以下是雷諾數(shù)的公式:      
            R=upd/n      
           這里u=流速(m/s)      
           p=液體密度(kg/m3)      
           d=管道直徑(m)      
          n=液體的黏度系數(shù)      
           倘 若 管 道 的 直 徑 是10mm/0.394in,則水的流速必須是450mm/s(1.5ft/s)。我們 可 以發(fā)覺(jué)使用水/甘醇混合液的冷卻系統(tǒng)很難產(chǎn)生紊流的狀態(tài)。這是由于不同比例的混合液有著不同和黏度,并且其黏度數(shù)值隨著不同溫度而變化。為了減少冷卻液結(jié)冰的危險(xiǎn),我們需要增加甘醇的份量,結(jié)果是增加了冷卻液的黏度,流動(dòng)狀態(tài)已不是紊流,而是層流,使散熱能力降低了。      
            生產(chǎn)效率高的模具并不是必須采用甘醇混合液的冷凍系統(tǒng)。祗要模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善,水性冷卻液的流量足夠,一套20℃/68°F溫度的設(shè)計(jì)優(yōu)良的模具在生產(chǎn)上常可媲美5℃/9°F溫度的設(shè)計(jì)*妥的模具。我們應(yīng)盡量避免低溫冷卻液 (甘醇)的使用,正確的設(shè)計(jì)習(xí)慣是先考慮采用普通水性的冷卻系統(tǒng),用加大流量的方法以獲得所需的冷卻效果,若然不能滿足要求才考慮選用冷凍機(jī)的冷卻辦法。
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