模具冷卻系統的問題分析

　　在品質、周期時間和制件成本中，制件、模具和工藝的專業設計是至關重要的因素（圖1）。最為經常出現的制件不合格包括：

　　◆ 制件變形；

　　◆ 尺寸异變；

　　◆ 過度加料引起的溢流;

　　◆ 表面缺陷。

　　它們主要是注塑模具溫度不均衡而引起的。至少60%的制件問題可以歸因于模具冷卻系統設計不恰當。冷卻介質、注塑模流道和導管聯結的不恰當處理經常會導致周期時間加長和嚴重的質量問題。

　　注塑工厂中的一些水載系統正處于一种非常不妙的境況之中。固体沉積物經常在冷卻管道中被發現，這引起嚴重的熱量傳送損失，由此令模溫控制不均勻。一直尚未弄清楚是否這是責任人員的疏忽還是知識缺乏的結果。但是，有一點确信無疑，即這是多數溫度問題的起因。

　　為了搞清在一個現有工藝中具有多大的樂觀潛力，需要對現狀進行認真的分析。所以德國GTT公司分析制件，模具和工藝，确定引起品質和周期時間不理想的缺點，并將它們歸檔。結果使可獲得的潛力能以單位成本削減的形式被确定和評估。

　　用熱成像相机進行熱分析

　　熱平衡分析在這里起著重要的作用。熱成像相机(主圖)被用來取下制件的熱指紋，它主要是提供有關模具冷卻的資料。
 

　　然而，僅這樣要想滿足熱學上的要求還是不夠的。所以還要對流變條件進行精确地分析。只有實現兩個基本條件 ─ 模具的熱學平衡均勻和制件的填充性能理想之時，才能實現优良的制件品質和最短的周期時間。從所有的發現之中，GTT公司与其顧客一道研究出一套策略，GTT通過推行它來獲得成功。

　　分析轎車門飾板得出的結論是：現有的模具有必要重新制造。這個決定是對模具作出的一些變化的結果，不可避免地意味著模具穩定性的明顯降低和生產問題更加嚴重。對影響成本的所有相關參數進行了一個初步的項目研究，結果是重造模具大約提高20%的模具成本，而單位成本會降低18%。這個特別的開支可在不到15個月的時間里收回。

　　在优化處理后，制件中的溫度分布就均勻得多。模具室壁溫度是均勻分布的(ΔT=5.0℃)，這個記錄是用紅外相机直接在制件脫模后完成的。另一個优點是可能影響流体前部在填模時的前進。因為模具內部的溫度控制极為敏感，所以能夠去除掉熔合縫并改變夾气的大小和位置。

　　在這里的理想情況是在新做模具之時完成最优化。這只是在非常少見的情況下才有可能，盡管很清楚經濟因素在支持著這樣一個決定。

　　經驗總結

　　最新由所有的优化措施中獲取的經驗表明，模具更換經常在优化中獲得成功。盡管這种改變很花錢，但它們對改善制件質量或縮短周期時間是必不可少的。

　　如果冷卻通道布置沒有經過精心設計，那么常常被當作万能藥的“激冷”也可能無濟于事。人們已經發現正确設計和易于操作的多回路冷卻會產生更佳的效果。熱平衡的調節最為經常地在冷卻通道布置，模溫控制，和傳送泵和冷卻裝置中完成的。系統中過度的壓力損失帶來了其它的問題。

　　冷卻時間縮短的首要之事如下所述：

　　◆ 高出10℃的模壁溫會使冷卻時間增加2%.

　　◆ 正确的冷卻可提高效率達20-40%。

　　當澆口系統引起制件填充不均勻，并造成制件的內壓時，流變的調節就變得有必要了。除了熱學條件以外，填充效果也對品質和周期時間起著決定性作用。

　　熱學和流變條件必須互相影響。已經發現這會產生与制件質量和周期時間有關的最少問題。GTT公司于大量案例中挖掘出來的优化潛力使周期時間降低了30-50%。

　　大型模具被生產工厂進行分析，并被模具制造商和來自GTT的工藝工程師進行熱學的优化(圖4)。所有其它必要的改進在制模部門進行。因為這樣的优化需要相當丰富的專業知識，所以這項工作全部是与制模厂家合作進行的。其中原因很明顯：知識和經驗是顧客可以從GTT所能得到的財產。

　　紅外熱圖表的使用

　　簡單但在技術上重要的紅外熱圖表技術仍然較少地用于注塑熱學問題分析之中，對此專家們經常感到疑惑。必須承認，這樣的系統需要相對較多的投資，但如果認真利用它們，卻會帶來很多倍的好處，如冷卻時間的長久縮短，模具取樣，制件和模具的問題分析，和机器系統的預防保養之中。

　　尤其是在注塑領域里，有著很大的可能來分析制件和模具的熱學問題。起碼熱成像相机將作為降低成本的裝置而獲得重視。

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