模具的脉冲冷却

HEATS

     脉冲冷却是一种可以快速使模具散热的工艺方法。制造手机上机壳的例子表明，除了散热之外，如果能够优化注塑机上的其他工艺方法，就可以节省大量的时间。
    市场饱和、价格下跌、成本压力，这一连串原因在推动注塑进行合理化改革。
    调整成型周期
    成型周期的时间是进行调整的一个因素。将成型周期时间分解成个时间间隔就可以看到潜力。位于德国Schweinfurt的Wieder有限责任公司首先在冷却时间上看到了这种潜力，前提是能够成功地在模具中继续使熔融料自由散热。根据退火专家的观点，这样做最多可以节省50%的周期时间。在西门子公司莱比锡工厂的手机上机壳的二组分注塑中，所节约的时间甚至更长。
    当然，除此之外还需要减少机器工作的时间。因此，Wieder公司在一项由西门子公司委托的分析工作中对节约时间的潜力进行测算，机器制造商Ferromatik Milacron和机械手装置制造商Witttmann也参加了这个项目。最终成功达到了西门子公司提出的每星期生产55000个上机壳的目标。
    Wieder公司通过脉冲冷却将散热时间从9.8s降低到3.5s。但是这一点是因为平行的工艺程序如后压和塑化时间也缩短了才做到的。此外，模具的运动，包括取出工件的时间也缩短了。最终的周期时间为7.8s,而不需要改变注塑件的几何形状.为了接近自由散热的时间,在模具中只是改变了冷却循环回路的路线。在此，只使用了已有的冷却流道的一半就可以了。它们是这样选择的，即另一方面热量在干运行时间（空循环）之前就到达最近的流道；另一方面，在周期时间之内又必须完成到距离最远的流道的热传递。为了把这两点都做到，将它们尽量地放在模槽后面并不总是有利的。在生产PC/ABS (聚碳酸酯/丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚物)手机上机壳的2模槽模具中的距离一般更大些。  
    新的思考方式
    根据这些变化产生了和普通的流动冷却不同的一种思考方式。据Wieder公司说，在流动冷却中，是以一种恒定流动的热流为出发点的。在脉冲冷却时却不是这种情况，它是随着时间而减少的热流为基础的，热流在注塑之后的短时间内达到最大值，通过使用一个内装的传感器测定模槽壁的温度来测量。如果不可能内装传感器，可以用一个温度敏感元件在冷却液的回流中测量温度。在这两种情况下，都要据此计算冷却回路阀门的开启时间。这些时间和需要传导的热量的百分比的分布相对应。 
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    脉冲快速冷却系统
    导热系数对温度的相关性被认为是热流随着时间而减少的原因。据Wieder公司介绍，在聚酰胺6.6的情况下，热流会相差30%。在脉冲冷却时可以利用这种相关性，在脉冲冷却中，冷却液的流动一再反复被中断，这一方面是在短的周期性的时间间隔中发生，以产生锯齿形的温度曲线。另一面，如果没有热量需要传导，就停止停止流动。
　　以这种方式可以避免冷凝水的产生，通常冷却液的进口温度会产生冷凝水。在注塑上机壳时进口温度是15°C，比普通的流量测量时明显要低。由此达到了对于模槽壁的很高的温度降，这样就实现从模具中更快地散热。模槽壁的温度借助于传感器保持在一定的水平上。
　　模温控制
　　而整个模具有温度状况是由一个箱式调节装置负责控制的。它的作用是，尽管进口温度温度低，但它可以使两个半模的温度保持平衡。据Wieder公司介绍，如果两个半模的温差上升，脉冲冷却的快速导热就要以模具磨损的明显增加为代价。
　　因此，温度专家建议，第一步应先进行模具的热流分析。通过分析可以得知改换采用脉冲冷却所花费的工作和费用是否值得。零件壁越薄，这种改换的可能性就越大。Wieder公司不仅在手机上机壳，而且在保险杠和饮料杯子的注塑上都证明了这一点。
　　在Fakuma展览会上，自动化专家Gosewehr公司的展台上演示了脉冲冷却，该公司展出一台取出零件用的高速机器人，它在Demag Ergotech公司的高速机器上使用标准工艺方法进行注塑，能够缩短周期时间。这个项目的目标是将周期时间缩短到7s以下，由此将投资收回时间压缩在6个月以内。