解析塑胶射出成型模具冷卻不良导致的问题--徐昌煜

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摘要： 塑料射出成型模的冷却设计不佳产生的问题，不像浇注系统那样一目了然，可以检视成型品外观或者观查顺序短射(short shot sequence)，以找出可能的症结。业者因不明究理的模具冷却不良而导致的浪费和损失非常可观，然而，亟思脱困而不可得。  本文以案例解析冷却不良带来的几项代表性问题。

Abstract：
     Problems resulted from a poor cooling of a plastic injection mold do not like the ones from a poor filling which can be studied through the inspection on the appearance of the molding or the observation on a sequence of short shots.  Plastic molding industries waste and loose a lot due to poor mold cooling, but do not know how to get rid of it because no idea why it results in troubles. This paper tries to analyze typical defects resulting from poor mold cooling.

关键词(Keywords)：
冷却系统(cooling system)、一连串短射(short shot sequence)、热传(heat transfer)、冷却孔道(cooling channels)、障板管(baffles)、喷泉管(bubblers)、热管(thermal pins)、冷却液(coolant)、模温机(mold temperature control unit)、配管(piping)、歧管(manifolds)、软管(holses)、镶块(insert)、超临界流体微发泡射出成型(super critical fluid microcellular injection molding)、光弹图(photoelastic graph)、翘曲变形(shrinkage and warpage)、公和母模侧(core and cavity sides)、成型周期(molding cycle)、热传导率(rate of heat conduction)、对流的热传率(rate of heat transfer by convection)、努塞尔特数(Nusselt number)、雷诺数(Reynolds number、层流(laminar flow)、普郎特数(Prandtl number)、紊流(turbulent flow)、热传导系数(thermal  conductivity)、密度(density)、比热(specific heat)、残余应力(residual stress)

一、前言
塑料射出成型模具的冷却系统往往被忽视，这是因为冷却系统和浇注系统之间的热传(heat transfer)关系不被理解，不晓得不时冒出的问题当中，到底和冷却不佳有何关联。  本文解析冷却不良产生的典型缺陷，并且阐述问题产生的来龙去脉。 　了因果、知生死，才能药到病除、起死回生。

二、冷却系统
塑料射出成型的冷却系统包括模板和模仁(mold insert)内的冷却孔道(cooling channels)及装置(devices) -如障板管(baffles，见图1)、喷泉管(bubblers，见图2)、热管(thermal pins，见图3)等。


图1 障板管


图2 喷泉管


图3 热管

冷却系统也包括供给和回收冷却液(coolant)的装置和配管(piping)，如模温机(mold temperature control unit)、管线(pipe lines)、歧管(manifolds，见图4)、软管(holses)等，模温机调整冷却液温度到一设定温度范围，配管衔接模温机和挂在射出成型机上的模具，歧管将冷却液分流或汇集，软管则衔接歧管和模具(见图4)或模具中不同的水路。


图4 歧管和软管(以曲线代表)和模具

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六、结论
塑料射出成形模的冷却和常见的问题如光泽差异、色泽差异、透明度、翘曲变形、长的成型周期等息息相关，冷却设计必须着重均衡和效率，才能够大幅提高良率和生产力。

参考文献：
1.      徐昌煜，” 几种高低模温变换的评比”， 2010 第七届先进成型技术与材料加工国际研讨会”
2.      Michael Bernhard and Charles Hsu，”How to Use the Mold Filling and Mold Cooling Programs to Solve Mold Design and Molding Problems ”ANTEC Papers, 45, May 4-7, 1987，pp. 262-263
3.   Charles Hsu，”How to Achieve Balanced Cooling with Internal Manifolding ”ANTEC Papers, 43, April 29 - May 2, 1985，pp. 759-760

文章来源：先进成型技术学会创会理事 徐昌煜

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