塑料设计创新奖评委会主席理查德·布朗 (Richard Brown) 谈到了注塑成型中冷却系统和模具设计被忽视的重要性。

　　在许多模具车间中，随着时间的推移，冷却效率的降低常常被忽视，只有当部件因变形或配合不良和功能问题而从客户处退回时，人们才意识到这一点。

　　冷却循环通常占整个过程的 60% 至 80%，并且冷却液流量对于从模具中带走热量至关重要，因此控制和监测冷却液温度非常重要。

　　按预定时间间隔测试冷却剂质量是预防性维护的一部分，就像随着时间的推移测试冷却剂流量以确定是否发生流量减少一样。

　　温度控制对于注塑成型过程至关重要，这三个关键领域是材料、机器和模具这三个“M”。在许多模具车间中，随着时间的推移，冷却效率的降低常常被忽视，只有当部件因变形或配合不良和功能问题而从客户处退回时，人们才意识到这一点。

　　注射成型过程依赖于热传递的活动。将原材料（通常通过加热干燥）送入注塑螺杆，在将其送入模具之前，【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎进入《塑库网》即可解决！】，螺杆将材料混合并加热以软化。

　　模具设计有内部冷却通道，通过该通道输送预定温度的循环冷却剂流。冷却液通过温度控制单元 (TCU) 泵入工具。离开工具的冷却剂是管理模具热传递的关键，也是在模具型腔表面实现稳定温度的关键。

　　当材料被注射到模具中时，冷却系统的最初目的是保持模具表面的温度均匀，以确保当注射材料在模具腔中成型时工具不会过热。多余的热量被移除以冷却模具，从而使注入的材料硬化并形成成品部件。

　　离开模具工具的冷却剂被引导至冷却系统以去除其中的热量，然后冷却剂再循环回到TCU并再次通过模具工具。

　　以这种方式解释的冷却原理似乎相当简单，但实践中的温度控制要复杂得多，并且行业内每天面临许多与冷却相关的挑战。

　　冷却循环通常占整个过程的 60% 至 80%，并且冷却液流量对于从模具中带走热量至关重要，因此控制和监测冷却液温度非常重要。

　　一旦材料被送入机器的机筒中，它就会被加热和混合，因此正确设置机筒区域的温度分布非常重要，【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎进入《塑库网》即可解决！】，以确保材料熔化和混合而不会导致材料降解。筒体的温度区域沿着筒体增加，其中在材料被注入模具之前最热的区域朝向止回阀。

　　加热带在机筒周围保持的温度取决于所加工的材料，可以在材料供应商的规格表上找到并用作指南。如果料筒中使用的温度过高或不足，可能会导致成品部件出现质量问题。如果料筒温度太高，可能会导致材料燃烧和性能下降，如果太低，可能会影响成品部件。

　　当材料进入模具时，工具的温度由冷却剂（水或油）控制。水冷却用于降低工具的温度，而油冷却（有时配有筒式加热器）则必须将模具保持在最佳温度。

　　不同聚合物材料的加工温度和冷却速率各不相同，因此工艺技术人员/工程师了解这些要求非常重要。至关重要的是，冷却剂必须到达工具型腔的表面并达到正确的温度，以确保树脂正确流入工具并以所需的速率冷却以达到预期的质量。

　　但是，如果您使用的是 PEEK 等半结晶材料，则不能使用水作为冷却介质，因为它会过快地降低工具温度。通常使用油来使材料以更缓慢的速度冷却，以使零件的材料结晶一致。

　　如上所述，在加工过程中保持正确的模具温度是通过将冷却剂设置在正确的温度来实现的，但冷却剂的流量也是一个关键因素。

　　冷却剂应以所需的速率流动并具有足够的压力，以确保冷却剂流动中的湍流。挡板可以合并到冷却剂通道中以抵消层流以产生湍流。湍流迫使冷却剂到达冷却剂通道的壁，而层流仅使得一部分水能够与冷却剂通道的壁接触。因此，层流隔离了冷却剂流的中心，防止其与通道壁完全接触，从而浪费其传热潜力。冷却剂流量取决于需要从工具中去除多少热能，具体取决于水的传热和模具中冷却剂通道的尺寸。冷却剂流的湍流可以使用雷诺 (Re) 数计算来计算。目标是实现 4,000 至 8,000 的冷却剂流量。产生良好流动和湍流的关键在于 TCU 中泵的尺寸。

　　如果您难以达到所需的冷却剂流量，则可能是刀具设计在冷却通道方面不够充分。有许多方面可能会导致问题：

　　如果传统的冷却通道无法到达模具工具表面的某些区域，则可以使用起泡器或挡板将冷却剂以 90° 角从主冷却剂通道转移到需要更好去除温度的工具区域。

　　目的是使冷却剂在模具中循环以均匀地输送。这可以通过在工具的流入流侧至输出歧管上使用歧管来实现，【了解更多‘塑料’、‘工程塑料’、‘改性塑料’等行业知识，海量材料超级物性表、超多选材案例、降本增效方案，欢迎进入《塑库网》即可解决！】。理想情况下，冷却剂流量应设计为利用平衡歧管单次通过模具，以实现相似的流量，从而消除相当数量的热量。

　　但并不总是能够实现理想的冷却剂流动，从而导致温度、压力和传热失衡。可能导致这种情况的一些因素是：

　　尽管过去已经实现了模具温度，但无法保持一致的模具温度的另一个原因可能是由于添加了新设备而给系统增加了额外的冷却需求。这可能意味着需要额外的冷却能力，这是一个经常被忽视的领域。

　　然而，不能保持恒定温度的另一个原因可能在于模具中，由模具内的冷却剂泄漏引起。这可能是由工具钢断裂或冷却剂通道中的密封件失效引起的。经常使用的解决方案不是解决根本原因，而是在负压下运行冷却，其中配备负压选项的 TCU 将水拉过而不是推过模具通道。

　　用于传热的成本最低的解决方案是水，但这也有其问题，因为“干净”的水含有矿物质，这些矿物质根据您所处的位置而有所不同。这些矿物质被吸引到通道壁或内部TCU 的管道导致形成水垢沉积物。这些水垢沉积物有两个影响，随着时间的推移，它们会减少流量和传热。

　　按预定时间间隔测试冷却剂质量是预防性维护的一部分，就像随着时间的推移测试冷却剂流量以确定是否发生流量减少一样。此外，用化学除垢剂冲洗工具将有助于减少水垢的形成。

　　过程监控和稳定的过程控制是获得优质组件的重要先决条件。因此，由此可以得出结论，工艺中的温度控制是一个关键环节，不应该低估温度控制不良在部件制造过程中所产生的影响。

　　因此，确定和控制注塑过程中每个步骤的温度至关重要。有许多公司为此提供解决方案。如有需要，请联系我们。