模制橡膠部件的特性取決于其固化狀態(tài),即固化溫度和時間。模具中不同點之間的溫度變化會對模制部件的均勻性產(chǎn)生重大影響,因而需要設置低于優(yōu)化的固化時間。
溫度均勻一致具有許多優(yōu)點。提高溫度的均勻性可以滿足更嚴格的部件特性公差,因此質(zhì)量更高。這樣還可降低固化時間,在某此情況下,在相同模具表面具有更多模腔(因為模腔可以更加靠近邊緣),因而提高生產(chǎn)率。
整體方法
雖然一些注射機制造商聚焦于優(yōu)化加熱板的熱平衡,但是REP選擇標準化模腔所處模具分隔線的熱外形,考慮了各種系統(tǒng)。當通過熱流體加熱時,流體可以在加熱板內(nèi)循環(huán),但是只能使其均勻,因此只有對于極薄的模具才有用。從技術角度看,流體在模具內(nèi)循環(huán)限制極大,另外每一種新工具也需要成本。還考慮了具有加熱管的加熱板。但加熱板內(nèi)的加熱管只有在模具極薄時才有用。雖然加熱管可以安裝在模具內(nèi),但是需要根據(jù)各種情況考慮成本和優(yōu)點。考慮在加熱板表面增加動力以補償產(chǎn)生邊緣效應的損失,但由于空間要求產(chǎn)生的限制以及現(xiàn)有工程解決方案的實際情況,因此這種方法并不現(xiàn)實。
對于多加熱區(qū)域,在熱源附近安裝探頭以分辨一個區(qū)域與另一個區(qū)域的效果,可以進行有效控制。這就意味著使用不同溫度設置以確保模腔中的溫度均勻一致。這種布置要求用戶根據(jù)各種情況操作,經(jīng)驗和原型表明結果不充分,相關設置極為敏感。
在加熱板內(nèi)每塊加熱板的控制區(qū)域采用分布動力桿,這種解決方案極為簡潔、方便用戶。其有效性可以再生,因為它不依賴于安裝模具時進行的設置。測試表明,在模腔所處的分模線可以達到±2.5℃的目標。該項目的主要部分是專注于準確定義分布和開發(fā)可靠的工業(yè)解決方案。
結果決定了分布動力桿以及導入方法,以優(yōu)化系統(tǒng)和采用各種配置進行測試。規(guī)格中的另一結論要求是,該系統(tǒng)必須與現(xiàn)有機器相容,并且改裝方便。
預測或綜合解決方案
執(zhí)行測量項目開發(fā)了一種工具,可以預測加熱板每種可能設計獲得的熱散布值。 所開發(fā)的工具是在穩(wěn)定狀態(tài)時通過每個接口傳導、輻射和對流的熱交換的有限元模型。通過變化測試條件對其進行了完全檢查,并建立了計算/測量相互關系。
熱擴散預測模型
根據(jù)客戶要求,決定的模型涉及非隔熱模具,因為對于生產(chǎn)方面(模具清潔),模具隔熱限制極大,成本高昂。
完善系統(tǒng)
有了這種工具,本公司可以采用中等厚度模具研究優(yōu)化散熱。計算表明,這種影響對于薄模具和厚模具同樣有效。采用這種加熱板設置,本公司可以檢查不同厚度的有效性。
靜態(tài)測量板的優(yōu)良結果確認該系統(tǒng)極有效,系統(tǒng)在模腔區(qū)域可以達到±2.5℃的散布目標。
最后,公司與其動力桿供應商密切協(xié)作,以進行工業(yè)應用和安裝這些動力桿,因此確保了系統(tǒng)的可靠性完全與客戶要求相符。
模制確認
問題在于:當系統(tǒng)受到干擾時是否維持平衡?事實上,當橡膠射入模腔時,在模具內(nèi)部出現(xiàn)熱交換。同樣,在開模和關模時,控制交換的條件及其環(huán)境持續(xù)發(fā)生變化。
測試了用于400噸壓機(加熱板尺寸為630×800毫米)的安裝有儀器的兩種模具。第一種模具生產(chǎn)了產(chǎn)生主要干擾的大量(防振)部件;第二種模具生產(chǎn)了另一種典型配置的薄部件(固化時間短,需要頻繁開模)。采用等溫模具,兩種模具無論在靜態(tài)或生產(chǎn)時都可以產(chǎn)生以前從未達到的溫度差異,不管系統(tǒng)是使用一個區(qū)域或兩個區(qū)域。因此,展示了在模腔中最大工作差異為±1.5℃的模具之一。
工業(yè)應用結果
該系統(tǒng)已經(jīng)安裝在許多客戶的V48、V58和V68型設備上,包括在Rep的標準配置之內(nèi)。所有客戶認同:有些固化時間最多降低20%,在散布模制部件特性時,最多降低達到40%。
V58設備上溫度的理論擴散(每種顏色1℃)
有些案例報告,這種系統(tǒng)是具有大量模腔的大型注射機上可以控制成品部件極其嚴格規(guī)格的唯一一種。V68設備分模線15mm處的溫度記錄(模板 厚度300mm,注射設備400噸,630X800mm)
這種解決方案的優(yōu)點如下:模具周圍使用隔熱限制極大,成本高昂,因此已經(jīng)通過取消隔熱優(yōu)化設計;新系統(tǒng)由每塊板的單個區(qū)域組成,模具上的探頭盡可能靠近模腔,這種布置具有優(yōu)化控制可以使用區(qū)域的優(yōu)點,與加熱板內(nèi)的探頭相對,控制極為簡便;系統(tǒng)改裝到公司的現(xiàn)有壓機上十分簡便,成本低 ;分布動力桿與Thermotrac2和3相容,增強了所有已經(jīng)證實的優(yōu)點。這里,Thermotrac3是模具PIDT控制系數(shù)的一種自動計算程序,是REP公司所有橡膠注射機的標準配置。