模溫控制
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
模溫控制的實例教程
模溫控制型式：
1、冷凍機 8 OC-15 OC之間冷卻，注意冒汗生銹之問題。
2、水溫機 96 OC以內，直接補充水源。
3、油溫機 150 OC以內，油溫循環間接用水冷卻。
4、電熱片、棒 200 OC以內，小心漏電。
模具溫度對注塑成型的影響：
模具溫度是注塑成型中最要的變量----無論注塑何種塑料，必須保證形成模具表面基本的濕潤。一個熱的模具表面使塑料表面長時間保持液態，足以在型腔內形成壓力。
如果型腔填滿而且在凍結的表皮硬化之前，型腔壓力可將柔軟的塑料壓在金屬上，那么型腔表面的復制就高。另一方面，如果在低壓下進入型腔的塑料暫停了，不論時間多短，那么它與金屬的輕微接觸都會造成污點，有時被稱為澆口污斑。
對于每一種塑料和塑膠件，存在一個模具表面溫度的極限，超過這個極限就可能出現一種或更多不良影響（例如：組件可以溢出毛邊）。模具溫度更高意味著流動阻力更小。在許多注塑機上，這自然就意味著更快流過澆口和型腔，因為所用的注塑流動控制閥并不糾正這個改變，填充更快會在澆道和型腔內引起更高的有效壓力。
可能造成溢料毛邊。由于更熱的模型并不凍結那些在高壓形成之前進入溢料邊區域的塑料，熔料可在頂出桿周圍溢料毛邊并溢出到分割線間隙內。這表明需要有良好的注射速率控制，而一些現代化的流動控制編程器也確實可以做到這點。
通常，模具溫度的升高會減少塑料在型腔內有冷凝層，使熔融材料在型腔內更易于流動，從而獲得更大的零件重量和更好的表面質量。同時，模具溫度的提高還會使零件張力強度增加。
模具的保溫方法：
許多模具，尤其是工程用的熱塑性塑料，在相對較高的溫度下運行，如80攝氏度或176華氏度。
展開 （7）氣體式回執系統
高溫氣體作為快速變模溫的介質，在充填階段前快速準確確定量地將氣體注入型腔中，可以瞬間將模面溫度提高至200℃左右，且高溫區域可控制在模具表面附近，不會造成模具其它部分因溫度京華劇烈產生尺寸膨脹的配合度問題。該技術無需對現有模具作太大的修改，模具制造成本較低，但密封要求高。
目前溫度控制系統還存在一些問題需要解決。一是實用的加熱方法少，比較成功的為蒸汽、高溫水加熱，二是高光注塑都是采取單獨的模具溫度控制系統，需要和注塑機配合使用。三是設備及運行成本高。如何能讓變模溫控制技術在不影響成型周期的每件下進行經濟規模生產是大家爭相發展與突破的題目。今后需要在實用的低成本快速加熱方法、集成的高光注塑機等方面進一步研究開發。
高光注塑是目前注塑企業最為通用的叫法，從注塑產品的光澤上看，由于熔體流動前沿與模面接觸點的界面溫度提高，可使模具部分的微細形狀復制容易，如結合表面高光的模具、特殊工程塑料，可生產出高光澤度的注塑產品，實現一步注塑成功最終產品，由此被稱為高光注塑，其全稱應該為高光產品的變模溫注塑。
除此之外還有其它很多叫法，比如：該工藝采取了快速加熱冷卻，被稱為快速熱循注塑（RHCM）；從模具溫度變化來看，稱為變模溫、動態模溫、交替冷熱模溫控制技術；從消除噴涂等后處理工序看，被稱為免噴涂注塑；從消除表面缺陷上看，稱為無熔接痕、無痕注塑。
從加熱方式分，又稱為蒸汽式、電熱式、熱水式、高油溫式、感應加熱式模溫控制技術等。從模溫控制機看，又稱為蒸汽模溫機、過熱水模溫機、電熱模溫機、水溫機、油溫機、電磁感應模溫機等。
展開 3D專用模溫機，根據增材制造隨形水路以及相應材料不同要求的特點，整合純水系統、閉環系統、間接冷卻、多回路溫控、電子流量儀、在線電導率等功能模塊，在設定好熱均衡溫度后，能自動控制其溫度在極小誤差之內，且能維持定值，最優化產品成型循環時間，保證模具產品質量穩定。
圖7 安世亞太模具溫度控制系統
圖8 上圖左一為傳統水路升溫熱成像
左二為隨形水路升溫熱成像，右一為隨形水路工作熱成像
安世亞太增材針對模具領域的設計-仿真-打印-溫控等完整閉環方式，為模具行業帶來絕佳的模具設計和溫度控制解決方案。
降本增效：3D打印隨形冷卻模具極大縮短成型周期；
水路養護：模溫監控實現冷卻水路健康狀況可控，冷卻水路維護保養簡單化；
低碳環保：專用3D打印模溫機保證冷卻介質實時高效輸送，達到最佳冷卻效果，流量流速變頻可控。
Application Case
某客戶一款通用的面板體塑料件，動模鑲件采用金屬3D打印，模溫控制采用上海普樂絲3D打印專用冷熱一體模溫機控制。模具每一模生產周期從52秒下降到36秒，產量從1300件/天提升到1670件/天，生產效率提升28%。該零件原產值是39000元/天，優化方案后產值提升到50100元/天，扣除材料費、設備折舊費、管理費用等，毛利潤增加2100元。
展開 更進一步來說，良好冷卻系統提供了均勻冷卻環境，能夠讓幫助塑件均勻收縮，減少翹曲溫度，并能確保熔膠能夠順利充滿模穴之中。
冷卻系統圖解
透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出。頂出后的塑件仍持續會被空氣溫度影響，直到與空氣溫度相同。剛開始前幾個周期，模溫會受到熔膠影響，讓模具溫度變化會較為劇烈，直到周期數目夠多之后，模溫會近似穩態變化，單一周期內變化幅度不超過攝氏5度甚至更少，因此，可以把模溫以周期時間平均，視為穩態溫度。然而，在模溫變化較為劇烈的特殊制程，例如變模溫制程，單一周期內有很大溫度變化振福，此時就不能把模溫視為穩態溫度，而必須要以瞬時方式觀察每一個時間變化。
典型的模溫變化周期
此外，當塑件冷卻到頂出階段時，其溫度應低于材料熱變形的溫度 (deflection temperature)，如此才可以避免變形的發生，否則，有可能因為脫模時的外力而發生殘留應力的釋放，或翹曲變形等嚴重的問題。
在現實中，模溫呈現穩態周期性變化，冷卻分析模塊可以周期平均方式仿真穩態溫度，也可以瞬時方式模擬模溫每一個時間變化。
典型模溫變化周期
Moldex3D/Shell-Cool主要應用Fast Finite Element(FFEM)作為主要冷卻計算架構，以2.5D薄殼模型為基礎再配合2.5D Hele-Shaw流動模型作為填充結果，透過幾何轉換對應3D網格以進行3D冷卻分析，相對于傳統邊界元素法(Boundary Element Method, BEM)，FFEM具有節省內存、計算快速準確、容易收斂…等優點。使用FFEM可以在數分鐘之內完成任何復雜模具的冷卻分析，而BEM法則容易出現計算不收斂、計算時間過長(通常需要數小時以上)、計算內存過大…等問題。
展開 更進一步來說，良好冷卻系統提供了均勻冷卻環境，能夠讓幫助塑件均勻收縮，減少翹曲溫度，并能確保熔膠能夠順利充滿模穴之中。
冷卻系統圖解
透過冷卻系統機制，塑件熱量持續地被冷卻液及空氣帶走，直到塑件溫度低于頂出溫度，就能讓塑件頂出。頂出后的塑件仍持續會被空氣溫度影響，直到與空氣溫度相同。剛開始前幾個周期，模溫會受到熔膠影響，讓模具溫度變化會較為劇烈，直到周期數目夠多之后，模溫會近似穩態變化，單一周期內變化幅度不超過攝氏5度甚至更少，因此，可以把模溫以周期時間平均，視為穩態溫度。然而，在模溫變化較為劇烈的特殊制程，例如變模溫制程，單一周期內有很大溫度變化振福，此時就不能把模溫視為穩態溫度，而必須要以瞬時方式觀察每一個時間變化。
典型的模溫變化周期
此外，當塑件冷卻到頂出階段時，其溫度應低于材料熱變形的溫度 (deflection temperature)，如此才可以避免變形的發生，否則，有可能因為脫模時的外力而發生殘留應力的釋放，或翹曲變形等嚴重的問題。
在現實中，模溫呈現穩態周期性變化，冷卻分析模塊可以周期平均方式仿真穩態溫度，也可以瞬時方式模擬模溫每一個時間變化。
典型模溫變化周期
Moldex3D/Shell-Cool主要應用Fast Finite Element(FFEM)作為主要冷卻計算架構，以2.5D薄殼模型為基礎再配合2.5D Hele-Shaw流動模型作為填充結果，透過幾何轉換對應3D網格以進行3D冷卻分析，相對于傳統邊界元素法(Boundary Element Method, BEM)，FFEM具有節省內存、計算快速準確、容易收斂…等優點。
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冷卻分析 Cool
塑件成型中，如何控制模溫使熔膠凝固，其冷卻過程極為重要，占據整個成型周期時間的70%-80%，影響塑件成品在頂出過程中發生的潛在變形。精心設計的模溫系統將縮短成型時間并提高產量，未優化的冷卻過程容易導致翹曲、不均勻收縮、變形…等等。
Moldex3D模流分析之冷卻系統圖解10個月前
? 模溫控制
模溫控制是透過冷卻液與模具之間熱量交換，藉由冷卻液流動強制使模具與冷卻液溫度相同，這熱傳現象可用以下數學式表示：
其中hf 為熱對流系數，Tw 為冷卻液與模座交界面溫度，Tc 為冷卻液溫度，Nu 為紐賽爾數 (Nusselt number) ，do 為濕周長 (Wetted perimeter)，k 為熱傳導系數。
? 模溫控制
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冷卻分析 Cool
塑件成型中，如何控制模溫使熔膠凝固，其冷卻過程極為重要，占據整個成型周期時間的70%-80%，影響塑件成品在頂出過程中發生的潛在變形。精心設計的模溫系統將縮短成型時間并提高產量，未優化的冷卻過程容易導致翹曲、不均勻收縮、變形…等等。
除了射出機本身功能，還整合了光學級超高精度模具，可耐高壓高溫的先進壓力，以及溫度感測器，經過優化設計后，幾乎可以零模溫差進行模溫控制，最重要的是，能與Moldex3D?模擬系統全盤整合，如圖3。
射出成型制程中控制模溫的方式，通常是由模溫機提供之冷卻液通過模具，利用冷卻液溫度使模具保持在固定溫度。然而每一副模具的水路設計都不同，為不同設計的水路購買模溫機會產生大量成本，所以要怎么確認目前手上的模溫機可以與水路搭配呢?在回答這個問題之前，我們先要來了解甚么是水路系統。
? 模溫控制
模溫控制是透過冷卻液與模具之間熱量交換，藉由冷卻液流動強制使模具與冷卻液溫度相同，這熱傳現象可用以下數學式表示：
其中hf 為熱對流系數，Tw 為冷卻液與模座交界面溫度，Tc 為冷卻液溫度，Nu 為紐賽爾數 (Nusselt number) ，do 為濕周長 (Wetted perimeter)，k 為熱傳導系數。
?
?熔膠溫度：此顯示熔化溫度
?模溫控制：此顯示模具溫度
5.設定流率多段設定：
此為流率設定，項目包含段數、柱塞位置、速度和壓力。
-CAE 模式
?充填時間： 此顯示充填的時間，單位為秒(sec)
?段數： 此顯示設置的段數
?時間： 此顯示時間的設定，單位為百分率(%)。標題旁有提示圖示，提醒用戶時間參數須為遞增且最后一個區段必須為100%。
若以后我們聽到一套模具需要用到超過5臺的模溫控制器，也就不用大驚小怪了，畢竟以前沒有辦法用。而MAM技術除了改變水路的位置和分布外，也可以挽救模造零件的表面缺陷。記得，不要認為不可能，因為「不可能」中有「可能」這兩個字在后(2/3=66.666%)，這是恩師邱博經常告誡我的話，也送給咱們讀者吧！
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射出成型制程中控制模溫的方式，通常是由模溫機提供之冷卻液通過模具，利用冷卻液溫度使模具保持在固定溫度。然而每一副模具的水路設計都不同，為不同設計的水路購買模溫機會產生大量成本，所以要怎么確認目前手上的模溫機可以與水路搭配呢?在回答這個問題之前，我們先要來了解甚么是水路系統。
