注塑模具冷却系统关键技术研究与开发

龚成龙

摘 要： 塑料制品的产品质量往往受到注塑模具的生产质量的影响，但是根据大量研究结果显示，在生产模具过程中，往往会出现质量问题，而产品的成型质量以及生产效率等均会受到注塑模具冷却系统的直接影响，故本文对注塑模具冷却系统关键技术研究与开发情况进行探讨，以期为注塑模具冷却系统关键技术的研究提供科学依据。

关键词： 注塑模具冷却系统;关键技术;研究;开发

【中图分类号】TQ311 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）03-0190-01

我国近些年的经济虽然发展较为迅速，但是在很多方面与世界发达国家仍然存在一定的差距，其中便包括现代制造行业，而现代制造行业的重要基础设备便包括模具行业，其可以在工业发展中发挥着重要的作用。塑料产品节拍与注塑模具冷却能力有着较为密切的关系，而模具行业与人们的生活息息相关，在市场上的需求也越来越大，人们不仅开始要求模具的质量，也开始对其价格有了一定的要求。而作为我们日常生活中最为常见的材料之一的塑料制品，其生产离不开成型技术，注塑模具的冷却系统会对产品的生产周期产生影响，也会影响产品的质量。在上世纪60年代，在模具冷却系统的设计中有了很多技术人员的参与，取得了一定的进步，但是随着我国技术的不断发展，传统的注塑模具冷却系统已经无法满足目前市场的需求，因此如何开发新的冷却系统成为了目前阶段的首要任务。本文对注塑模具冷却系统关键技术研究与开发情况进行探讨，现将具体情况总结如下：

1 注塑模具冷却系统的设计原则

在对冷却系统进行设计时，需要按照相关的设计原则进行设计，具体的设计原则如下：①管道直径。管道直径的大小会影响注塑成型。如果其直径过小，则会导致在管道中出现大量的冷却介质，从而造成堵塞。因此，在设计管道直径时，需要对冷却介质的状态进行保证，保证其在流动状态，一般设计时，管道直径大小为8-25mm，但是注意在注塑成型过程中，要保证受热均匀，因此分布要密而多，管道的直径和冷却系统接头处的直径要保持一致。②管道位置。冷却系统的主要作用是将多余的热量带走，从而完成塑件的注射成型，因此，需要合理设计管道的位置。为了保证模具要受热均匀，要在模具温度最高的位置安置冷却管道，在脱模机构之前进行冷却系统的设置，这样做的目的是为了留出较为充足的时间来布置冷却回路，需要对冷却管道与型腔表面之间的距离进行格外注意，距离的长短需要控制在管道直径的2-3倍。在进行熔接的过程中，很容易出现熔接痕等问题，因此冷却管道需要最大程度地远离熔接痕，这样做是因为熔接痕部位具有较低的温度，因此冷却管道要远离此部位进行布置。③冷却介质。冷却的介质一般会选择水，水具有资源丰富，价格低廉等特点，与其它冷却介质对比，其热导率与热容量较大。④冷却时间。塑件壁的厚度是对冷却时间产生影响的关键因素，因此为了保证塑件的注塑成型质量，要将注塑时间进行缩短，冷却管道的冷却时间要控制在1200-1500mm之间[1]。

2 注塑模具冷却系统的设计

模具的温度在注射成型过程中会对塑件的质量和成型效率产生直接影响，如果模具的温度较低，则会对熔体的流动性产生影响，会导致塑件弯曲变形，而如果模具的温度较高，则会将生产效率降低，会导致塑料熔体失去原有的性能。为了获得高效率以及高质量的塑件，需要对模具的温度进行严格的控制。

冷却系统与塑件成型的关系主要表现在以下四个方面：①成型周期。缩短成型周期是提高生产效率的一个关键步骤，模内熔体温度在注射成型过程中通畅要保持在200-300℃左右，而出模温度一般要保持在60-80℃以下，其中模具传导、对流的方式会散发5%左右的热量到大气中，而模具冷却系统通过冷却介质会带走大部分热量，而冷却时间约占成型周期的50-80%，故注塑模具冷却系统对提高生产效率至关重要。②成型性能。为了保持模具温度稳定要在注射成型过程中严格控制温度参数。合理的冷却系统可以有效地保证模具受热均匀，进而可以最大程度地减少翘曲变形量，将塑件表面质量提升。③尺寸精度。针对于较柔软的塑料，通常情况下模具温度低可以将尺寸的精度提升。针对于结晶形塑料，通常情况下模具温度高可以促进结晶，不易发生尺寸变化。④力学性能。合理的冷却系统可以在注射成型过程中对模具内部的温度场进行改善，将塑件内应力降低，从而将塑件力学性能进行增强。

3 注塑模具新型冷却技术

自上世纪90年代中期以来，很多学者对注塑模具冷却系统的研发力度越来越大，并且研发出很多新的冷却技术。主要的新型冷却技术包括以下几个：①脉冲冷却技术。该项技术通过对冷却液流量进行控制相应进行脉冲输入，以此来实现控制注塑过程中的温度。其不是通过控制冷却液的温度来进行冷却，而是通过控制冷却液的流量来进行冷却，除此之外，其冷却管道中的冷却液流量也不是连续稳定的，需要进行稍微调整。②CO2气体冷却技术。该项技术采用多孔金属材料制作模具，冷却介质为低温的CO2气体，气体的温度一般为-78℃，在模具中注入气体，进而冷却模具。该项技术较传统技术具有较多的优势，第一，可以对模具结构进行有效简化，使用该技术冷却的模具无需进行专门的脱模结构，在进行脱模时，可以将排气孔关闭，气体可以将塑件快速吹出，第二，其可以将冷却效率提升，气体可以进行分区冷却，可以将模具划分不同区域，并且将热电偶安装在各个区域，进而将模腔表面温度进行有效控制，进而将冷却效率大大提高。第三，成型塑件质量高[2]。将气体注入模具，其具有较好的流动性以及渗透性，可以全面冷却塑件复杂和微细部位，避免发生翘曲变形。

4 结语

本文对注塑模具冷却系统关键技术研究与开发情况进行探讨，从注塑模具冷卻系统的设计原则、注塑模具冷却系统的设计以及注塑模具新型冷却技术等方面进行叙述，但是本人的看法受水平所限，看待问题具有局限性，还望相关学者进行批评。

参考文献

[1] 秦欣， 苏小平.基于Moldflow的PLC外壳盖注塑模设计与优化[J].塑料科技， 2018，23（9）：115-120.

[2] 孙丽丽， 苏学满.基于MPI的汽车内置储物盒注塑模具优化设计[J].中国塑料， 2018，19（4）：125-131.