如何优化电热变的模温注塑模具加热系统

陶炜

摘要：本文主要分析了电热变的模温注塑模具的加热系统，重点介绍了一种全新的优化方式，它不仅可以通过更加完善的技术达到快速控制温度变化的效果，还能消除塑件表面的熔接痕、流痕以及银纹等问题，最终形成一次成型，并且还不需要后续进行加工或者修改。通过对电热变的模温注塑模具加热系统的优化策略分析，可以有效的提高生产效率，并且在生产过程中所消耗的成本较低，对环境的污染程度较少。

关键词：电热变的模温注塑模具;结构设计;加热系统

电加热变模温作为一种高光注塑成型的加热技术，因其具有的独特优势和效果被广泛应用在高品质塑件的成型加工过程中。并且，这种加热系统还能随着温度的变化提高电加热的效率，效果较为明显。在加热棒工作过程中，模具都不需要其他的外设热源来进行技术支持，并且消耗成本较低，也会从另一方面降低高光模具的生产成本。它的工作原理主要体现在塑料溶体被注入模具型腔之前，就会利用提前埋设在模具内的电热棒通过导热的方式将模具型腔和型芯进行加热，最终就可以较为有效的取出模件。

1. 模拟分析

1.1.问题描述

针对快速变模温注塑成型模具热响应对复杂问题进行分析，就可以对电热式变模温注塑模具的热响应继续研究，还可以利用随形加热系统的设计将较为复杂的模具进行简化，变成单个加热细胞单元，最终以电热元件的布局和规格重新对设计变量进行分析，并结合有效的图形界面和有限元分析软件得出验证结构。在实验过程中用到的单头高密度电加热棒的外壳是无缝不锈钢，还会在内部装入电热丝，而中间的空隙部分则是由具有导热性和绝缘鞋良好的填料组成。在工作过程中，加热电热丝就会产生相应的热量，从加热棒表面传递到模具中，从而达到加热模具的效果。通常来说，加热棒的加热过程也是利用安装孔表面施加等效热流密度来实现的。等效的热流密度公式为q=W/S，其中W为加热棒的功率，S是加热棒的侧面面积。而本文就是通过对工艺参数和模具的结构进行分析，进而提高模具表面温度的均匀性，最终达到优化加热系统的目标。具体情况如下图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类的制品，并且壁厚均匀且较其他方向尺寸较小，需要利用三维传热问题将二维平面传热问题进行简化，并建立二维的有限元模型进行分析。

1.3.模拟验证

在验证模拟过程是否正确的过程中，就需要采用定模表面温度的分布情况再进行红外扫描仪对温度进行扫描，再进行对比。

2. 仿真结果分析

针对研究所构建的有限元模型，并对该注塑模具的加热过程进行分析，还需要对温度数据进行收集，最终来研究模具表面的温度是否存在不均匀的特性。根据相关数据显示，加热棒中间的温度和对应的模具表面温度非常相似，对于模具边缘的温度来说，就会明显低于模具其他地区的温度。这主要是因为边缘区域加热棒的部分热量会被无加热棒区域吸收。也就是说，这项研究可以较为清楚的分析出加热棒的加热效果以及相应模具表面温度整体均匀性的体现。除此之外，在研究过程中还要确保加热棒热流密度不变的情况下，不断对最外侧的加热棒热流密度进行改变。从得到的数据中也可以清楚的认识到，当最外侧加热棒的热流密度达到一定高度时，模具最外側的温度也会逐步提高。通常来说，当达到一定高度时，最外侧加热棒的加热效果和其他部位的温度就会相等。如果模具表面温度相差在2℃以内，就需要对最外侧加热棒的热流密度继续提高，但是，这样也会相应的增加模具表面的温度。具体情况如下图2所示：

综合相关数据可以清楚的了解到，当各加热棒热流密度相同时，模具加热后就会储存在温度场不均匀的结果。除此之外，模具最外侧的加热区域温度也会较其他地方温度较低，甚至最高温差还会均衡在10℃之上。最终，还可以通过增加最外侧加热棒热流的密度来弥补热量损失的问题，这样也可以有效的解决模具温度均匀性的温度，还需要对各加热棒的热流密度之间的差值进行控制，这样也能确保模具温度基本达到平衡的状态。

3. 结论

在进行ERUCM相关定模表面温度数据研究的过程中，还可以分析不同情况下加热棒热流密度对于定模表面温度不均匀之间可能产生的影响，之后还需要通过改变加热棒热流密度的方式为之后模具表面温度均匀提供数据支持，之后还需要根据相关的准则和方式来达到研究的目的。在建立有限元分析模型时，还需要在相同条件下进行模拟和分析，进而验证之前所提到的猜想，也能得出较为可靠的结构。这样一来，也可以对不同情况下加热棒热流密度模具温度均匀性的仿真结果进行分析。

4. 结束语

综上所述，在研究电加热高光注塑模具过程中，可以充分的看到电加热棒和模具安装孔之间间隙对于工作的效率。除此之外，还会构建电加热高光注塑模具的热响应对模型进行分析，也可以通过理论知识清楚的了解到传热的过程和效果。最终，可以经过简化和假设的方式，再加上有限元的方法，就可以利用分析软件得出想要的结论。在整个研究过程中。还需要确保电加热高光注塑模具的加热效率，还要对电加热棒和模具安装孔之间的间隙进行控制。

【参考文献】

[1]李泰栋，沈子宜，贾亚东， 等.电热变模温注塑模具加热系统优化研究[J].塑料工业，2019，47（1）：51-55，78.

[2]谢知音，陈世强，谭丽娟， 等.快速加热条件下注塑模具温度场分布研究[J].中国塑料，2019，33（4）：59-65.

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