模溫機的正確選擇及計算

2008-07-29來源：深圳市捷信塑膠機械有限公司

        模溫機的正確選擇及計算
  選擇模具溫度控制器時，以下各點是主要的考慮因素；
        1．泵的大小和能力。
        2．內部喉管的尺寸。
        3．加熱能力。
        4．冷卻能力。
        5．控制形式。

A、泵的大小
        從已知的每周期所需散熱量我們可以很容易計算冷卻液需要容積流速，其后再得出所需的正確冷卻能力，模溫控制器的制造商大都提供計算最低的泵流速公式。表4.1在選擇泵時是很有用，它準確地列出了不同塑料的散熱能力。
      以下決定泵所需要提供最低流速的經(jīng)驗法則：
        若模腔表面各處的溫差是5℃時，
        0.75gal/min/kW          @5℃溫差或是
        3.4151/min/kW          @5℃溫差
        若模腔表面各處的溫差是1℃，則所需的最低流速需要按比例乘大五倍即是3.75gal/min/kW 或是 17.031/min/kW。為了獲得產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，很多注塑公司都應該把模腔表面的溫差控制在1－2℃, 可是實際上其中很多的注塑廠商可能并不知道這溫差的重要性或是認為溫差的最佳范圍是5－8℃。
        計算冷卻液所需的容積流速，應使用以下的程序：
1．先計算栽一塑料／模具組合的所城要排走的熱量：若
        以前述的PC杯模為例，則實際需要散去的熱量是：
        一模件毛重(g)／冷卻時間(s)＝208/12＝17.333g/s
        PC的散熱率是＝368J/g或是368kJ/kg
        所以每周期需要散去的熱量＝368×17.33/1,000＝6.377kW
   2．再計算冷卻所需的容積流速：
        按照上述的經(jīng)驗法則若模腔表面的溫差是5℃時，流速=6.377×0.75=4.78gal/min或是=6.377×3.41=21.751/min 若模腔表現(xiàn)的溫差是1℃則流速=4.78×5=23.9gal/min或是=21.75×5=108.731/min
   3．泵流速的規(guī)定
        為了得到良好的散熱效果，泵的流速能力應較計算的結果最少大10％，所以需使用27gal/min或是120/min的泵。
   4．泵壓力的規(guī)定；
        一般模溫控制器的操作壓力在2－5bar(29-72.5psi)，由于在壓力不足的情況下會影響冷卻液的容積流速（流動的阻力產(chǎn)生壓力損失），所以泵的壓力愈高，流速愈穩(wěn)定。
      對于冷卻管道很細小的模具（例如管道直徑是6mm/0. 236in），泵的壓力便需要有10bar(145psi)才可提供足夠的散熱速度（即是冷卻液速度）。
      大體上冷卻液的容積液速要求愈高，管道的直徑愈少則所需要的泵輸出壓力愈大。所以在一般應用模溫控制器的壓力應超過了3bar(43.5psi).

B、加熱能力
       圖4.8是典型的加熱計算表，提供了就模具重所需要的加熱量。圖4.8的計算用法下：
1．縱軸代表著模具的重量。
2．橫軸代表著模具升溫至所需溫度的熱量，單位是kW/hr。
3. 37℃－121℃的各溫度斜線提供了模具重量和模溫控制器的發(fā)熱能力在相應溫度下的關系。
    例如我們可以從圖查知：
1．把重量 500kg 的模具升溫至 50℃ 所需的加熱能力是3.3kW/hr。
2．把重700kg的模具升溫至65℃所需的別熱能力是6.5kW/hr。
      總的來說，加熱能力愈強，則所需的升溫時間，便相應地減少了（加熱能力雙倍，升溫時間減少）。圖4.8提供了注塑廠商一個很有用的資料，可以馬上找出任何模具的加熱要求，從而獲得正確模溫控制器的發(fā)熱能力。往往就是因為模溫控制器的能力太低，引致模具不能達到最佳的溫度狀態(tài)。欲想知道模溫控制器實際表現(xiàn)，我們可以比較它的實際的和計算的模具升溫時間。
冷凍能力
      模溫控制器的冷凍線路的設計和組成零件對模溫的精確控制致為重要。當模具或加溫液的溫度上升至設定值時，模溫控制器必須能快速地及有效地避免溫度繼續(xù)上升，辦法是引進另一較低溫度的液體，其引進的控制由電磁閥負責。所以溫度超馳的消除和穩(wěn)定性取決于電磁閥的大小。
      冷卻電磁閥的孔徑可用以下的公式計算：
      冷凍能力(gal/min)=kW×3.16/△t
      這里△t=模溫控制器所設定的生產(chǎn)溫度和冷凍水溫度之差：
      kW＝模具需要排走的熱量
      以下表列出了不同電磁閥孔徑所能提供的容積流速：
電磁閥孔徑    容積流速
in     mm   gal/min  1/min
0.25   6.35   0.7     3.18
0.375  9.53   1.2     5.45
0.500  12.70   3.3    14.98
0.750  19.65   5.4     24.52
1.000  25.40   10.0   45.40
1.250  31.75   13.0   59.02
1.500  38.10   20.0   90.80
      計算了冷凍能力后便可從以上表找出相應的電磁閥，如以下的例子：
      PC杯模需要排走的熱量是6.377kW
      生產(chǎn)的設定溫度是      90℃
      冷凍水的溫度是         18℃
      △T＝90－18＝72℃
      所以冷凍能力＝6.377×316/72=0.28gal/min或1.271/min
        從上表可知道孔徑為6.35mm/0.250in的電磁閥可提供足夠的容積流速，適宜使用于模溫控制范圍是±1℃的精確要求。電磁閥閥門的壓力降影響著流速。上表的流速數(shù)值是基于1bar(14.5psi)的壓力降。所以壓力降愈高，冷凍水的流速愈快。電磁閥的典型的壓力降是2bar(29psi)。

C、液體式模溫加熱控制系統(tǒng)
       任何一臺模溫控制器的主要目的是把模具溫度控制在（±2°F）的范圍內。所以對于運行在模具管路間的液體的升溫控制必須精確，否則模具溫度控制的目的便不能達到了。
      某些模溫控制器的控制方法祗屬于開／關形式，其工作原理是比較實際和設定的溫度。倘若實際的溫度比較設定的溫度低很多，電熱便全開，待實際溫度達到設定值時，電熱便被關上，由于開／關形式的控制產(chǎn) 生了很大的實際正負溫度偏差。這溫度變化不單祗直接地影響著液體的溫度，還間接地帶給了模具很大的過度升降，不消說最后定必反映在成品的質量上。
      所以我們應該使用PID（比例、積分、微分）形式的加熱控制系統(tǒng)，它可以保證模具的溫度控制維持在±1℃(±2°F)的范圍內。
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      胡亂選購模溫控制品可以隨時帶來20％利潤的損失，所以我們在購置時必需詳細考慮生產(chǎn)的需要，嚴格審定模溫控制器各項的能力，才好作出決定。可惜人們常常忽略了這注塑技術極其重要的環(huán)節(jié)，往往在生產(chǎn)力和品質出了問題時才醒覺。

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