如何優化電熱變的模溫注塑模具加熱系統

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，重點介紹了一種全新的優化方式，它不僅可以通過更加完善的技術達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，并且還不需要后續進行加工或者修改。通過對電熱變的模溫注塑模具加熱系統的優化策略分析，可以有效的提高生產效率，并且在生產過程中所消耗的成本較低，對環境的污染程度較少。

關鍵詞：電熱變的模溫注塑模具;結構設計;加熱系統

電加熱變模溫作為一種高光注塑成型的加熱技術，因其具有的獨特優勢和效果被廣泛應用在高品質塑件的成型加工過程中。并且，這種加熱系統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熱源來進行技術支持，并且消耗成本較低，也會從另一方面降低高光模具的生產成本。它的工作原理主要體現在塑料溶體被注入模具型腔之前，就會利用提前埋設在模具內的電熱棒通過導熱的方式將模具型腔和型芯進行加熱，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對復雜問題進行分析，就可以對電熱式變模溫注塑模具的熱響應繼續研究，還可以利用隨形加熱系統的設計將較為復雜的模具進行簡化，變成單個加熱細胞單元，最終以電熱元件的布局和規格重新對設計變量進行分析，并結合有效的圖形界面和有限元分析軟件得出驗證結構。在實驗過程中用到的單頭高密度電加熱棒的外殼是無縫不銹鋼，還會在內部裝入電熱絲，而中間的空隙部分則是由具有導熱性和絕緣鞋良好的填料組成。在工作過程中，加熱電熱絲就會產生相應的熱量，從加熱棒表面傳遞到模具中，從而達到加熱模具的效果。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現的。等效的熱流密度公式為q=W/S，其中W為加熱棒的功率，S是加熱棒的側面面積。而本文就是通過對工藝參數和模具的結構進行分析，進而提高模具表面溫度的均勻性，最終達到優化加熱系統的目標。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傳熱問題進行簡化，并建立二維的有限元模型進行分析。

1.3.模擬驗證

在驗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行紅外掃描儀對溫度進行掃描，再進行對比。

2. 仿真結果分析

針對研究所構建的有限元模型，并對該注塑模具的加熱過程進行分析，還需要對溫度數據進行收集，最終來研究模具表面的溫度是否存在不均勻的特性。根據相關數據顯示，加熱棒中間的溫度和對應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的溫度。這主要是因為邊緣區域加熱棒的部分熱量會被無加熱棒區域吸收。也就是說，這項研究可以較為清楚的分析出加熱棒的加熱效果以及相應模具表面溫度整體均勻性的體現。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，不斷對最外側的加熱棒熱流密度進行改變。從得到的數據中也可以清楚的認識到，當最外側加熱棒的熱流密度達到一定高度時，模具最外側的溫度也會逐步提高。通常來說，當達到一定高度時，最外側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，就需要對最外側加熱棒的熱流密度繼續提高，但是，這樣也會相應的增加模具表面的溫度。具體情況如下圖2所示：

綜合相關數據可以清楚的了解到，當各加熱棒熱流密度相同時，模具加熱后就會儲存在溫度場不均勻的結果。除此之外，模具最外側的加熱區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加熱棒熱流的密度來彌補熱量損失的問題，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行控制，這樣也能確保模具溫度基本達到平衡的狀態。

3. 結論

在進行ERUCM相關定模表面溫度數據研究的過程中，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據支持，之后還需要根據相關的準則和方式來達到研究的目的。在建立有限元分析模型時，還需要在相同條件下進行模擬和分析，進而驗證之前所提到的猜想，也能得出較為可靠的結構。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果進行分析。

4. 結束語

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，還會構建電加熱高光注塑模具的熱響應對模型進行分析，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，可以經過簡化和假設的方式，再加上有限元的方法，就可以利用分析軟件得出想要的結論。在整個研究過程中。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行控制。

【參考文獻】

[1]李泰棟，沈子宜，賈亞東， 等.電熱變模溫注塑模具加熱系統優化研究[J].塑料工業，2019，47（1）：51-55，78.

[2]謝知音，陳世強，譚麗娟， 等.快速加熱條件下注塑模具溫度場分布研究[J].中國塑料，2019，33（4）：59-65.

南京華格電汽塑業有限公司