Das Spritzgießen ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Bei diesem Verfahren nimmt die Kühlzeit oft einen großen Teil des Produktionszyklus ein, sogar bis zu 60-70%. Daher ist es sehr wichtig, die Kühlzeit zu minimieren, die Produktionseffizienz zu verbessern und die Produktionskosten zu senken. In diesem Artikel werden verschiedene Technologien und Methoden zur Reduzierung der Kühlzeit beim Spritzgießen erörtert.

Die Bedeutung der Abkühlzeit verstehen

Beim Spritzgussverfahren wird das Kunststoffmaterial geschmolzen und dann in die Form gespritzt. Nach dem Einspritzen muss es einen Kühlprozess durchlaufen, damit das Material in der Form aushärtet und die endgültige Form und Größe annimmt. Die Abkühlzeit wirkt sich nicht nur auf die Qualität des hergestellten Produkts aus, sondern hat auch einen direkten Einfluss auf den Produktionsprozess und den Effizienzteil des Zyklus. Daher ist die Verkürzung der Abkühlzeit ein wichtiges Ziel zur Verbesserung der Qualität des Produkts. Spritzgießprozess.

Der Abkühlungsprozess umfasst in erster Linie zwei Stufen: die Abkühlung des Materials durch den flüssigen Zustand bis zum Glasübergangszustand und vom Glasübergangszustand bis zum vollständig kristallisierten Zustand. Die erste Phase dauert in der Regel länger, da Kunststoffe bei hohen Temperaturen eine hohe spezifische Wärmekapazität haben, was bedeutet, dass es länger dauert, bis das Material die Wärme abgibt. Die zweite Phase ist zwar kürzer, hat aber erhebliche Auswirkungen auf die Formstabilität und die innere Spannungsverteilung des Produkts.

Gängige Kühlmethoden beim Spritzgießen

Wasserkühlung

Die Wasserkühlung ist die am häufigsten verwendete Kühlmethode bei Spritzgießmaschinen. Dabei wird in der Regel Wasser durch die Kühlkanäle des Werkzeugs oder der Spritzgießmaschine zirkuliert.

Vorteile:

1. Effektive Kühlung: Denn Wasser ist bekanntlich ein sehr gutes Wärmeübertragungsmedium und sorgt für eine gleichmäßige Kühlung.

2. Kontrollierbarer Prozess: Der Durchfluss und die Temperatur des Wassers können kontrolliert werden, so dass der Kühlprozess streng reguliert wird.

3. Niedrige Kosten: Wasser ist relativ billig, daher ist die Entscheidung für eine Wasserkühlung günstig.

Benachteiligungen:

1. Bakterielles Wachstum: Heißes Wasser führt zu bakterieller Aktivität, daher muss das Wasser vor der Verwendung desinfiziert werden.

2. Erfordert ein Zirkulationssystem: Die Einführung eines Wasserzirkulationssystems ist ebenfalls ein zusätzlicher Kostenfaktor für die Systeminvestition.

3. Wasserflecken: Wasser kann im Prozess verwendet werden, aber die Gegenstände werden während des Prozesses verschmutzt und müssen daher ständig gewaschen werden.

Luftkühlung

Bei der Luftkühlung wird Kühlluft mit Hilfe von Ventilatoren direkt in den Formbereich der Maschine geblasen. Spritzgießen Maschine und dann die heiße Luft ab.

Vorteile:

1. Kein Bedarf an Umwälzpumpen: Einsparung von Wasserumwälzpumpen, die eine kostspielige Investition für das Heizsystem darstellen.

2. Kein bakterielles Wachstum: Da kein Wasser verwendet wird, besteht kein Risiko des Bakterienwachstums.

3. Kühlung über große Entfernungen: Die Luftkühlung kann über eine längere Strecke erfolgen, was für einige Geräte geeignet ist, die sich nur schwer mit Wasser kühlen lassen.

Benachteiligungen:

1. Weniger wirkungsvoll als Wasserkühlung: Luft ist als Wärmeübertragungsmedium nicht so effizient wie Wasser, da sie nicht so schnell so viel Wärme übertragen kann wie Wasser.

2. Unkontrollierbare Temperatur: Die Lufttemperatur des Lüfters kann nicht genau eingestellt werden.

Ölkühlung

Die Ölkühlung ist eine spezielle Kühlmethode, bei der ein Ölkühlsystem zur Wärmeabfuhr verwendet wird.

Vorteile:

1. Effektive Kühlung: Öl hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und bietet eine stabile Kühlwirkung.

2. Platzsparend: Ölkühlsysteme nehmen im Vergleich zu Wasserkreislaufsystemen weniger Platz ein.

3. Regelbare Temperatur: Die Öltemperatur kann gesteuert werden, um einen gut geregelten Kühlprozess zu gewährleisten.

Benachteiligungen:

1. Hohe Kosten: Öl ist eine wertvolle Chemikalie und daher eine teurere Kühloption.

2. Herausforderungen bei der Wartung: Öl muss regelmäßig ausgetauscht und gewartet werden, was sehr mühsam sein kann.

Faktoren, die die Abkühlzeit beeinflussen

Auswahl des Materials

1. Wärmeleitfähigkeit: Es gibt große Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Materialtypen. Das bedeutet, dass Materialien mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit (z. B. metallgefüllte Kunststoffe) schneller abkühlen als solche mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit (z. B. einige technische Kunststoffe).

2. Kristallinität: Teilkristalline Polymere (z. B. Polyethylen, Polypropylen) benötigen aufgrund der Zeit, in der sich kristalline Strukturen bilden, mehr Zeit zum Abkühlen als amorphe Polymere (z. B. Polystyrol, Polycarbonat).

3. Spezifische Wärmekapazität: Materialien mit höherer spezifischer Wärmekapazität benötigen mehr Energie, um auf die gleiche Temperatur abzukühlen, was zu längeren Kühlzeiten führt.

Schimmel-Aspekt

1. Auslegung des Kühlsystems: Ein gut durchdachtes Kühlsystem ist wichtig, um die Abkühlzeit des Bauteils zu minimieren. Die Anordnung, der Durchmesser und die Länge der Kühlkanäle haben einen direkten Einfluss auf die Kühlleistung der Flüssigkeit.

2. Form Material: Die Wärmeleitfähigkeit des Formmaterials beeinflusst die Abkühlzeit. Formen aus Kupferlegierungen sind ebenfalls gute Wärmeleiter und benötigen daher im Vergleich zu Stahlformen weniger Zeit zum Abkühlen.

3. Form Oberflächenbehandlung: Die Abkühlzeit hängt auch von den Oberflächeneigenschaften der Form ab. Eine raue Oberfläche und eine dickere Beschichtung verlangsamen die Abkühlgeschwindigkeit, während eine glatte Oberfläche und eine wärmeleitende Beschichtung die Abkühlungseffizienz verbessern können.

4. Mold Water Channel Layout: Im Zuge der Spritzgussform Wasserkanals ist es notwendig, alle Faktoren zu analysieren, die zu Problemen in der Produktstruktur führen können. Zu diesem Zweck müssen unter Umständen verschiedene Entwürfe für zirkulierende Wasserkanäle vorgeschlagen werden. Für die Wasserkanäle in der Form sollten möglichst geradlinige Wasserkanäle gewählt werden, wobei Konstruktionen mit vielen Kühlschächten und Ecken sowie Totwasser auf ein Minimum reduziert werden sollten. In der Phase der Formkonstruktion kann die Anordnung der Kühlwasserkanäle sinnvoll gestaltet werden, um die Kühlwirkung zu gewährleisten.

5. Temperatur der Form: Sie wird durch die Berechnung der tatsächlichen Temperatur an den Punkten des Wasserein- und -austritts im Formhohlraum ermittelt. Wenn die thermischen Schwankungen zwischen den verschiedenen Bereichen und die thermischen Schwankungen mit der eingestellten Temperatur im Bereich von ±5℃ reguliert werden können, bedeutet dies immer noch, dass die grundlegende Kühlung zufriedenstellend ist.

6. Tägliche Wartung von Spritzgießwerkzeugen: Wenn sich Öl oder Schmutz auf der Formoberfläche befindet, wird die Kühlleistung im Allgemeinen verringert. Es ist notwendig, die Oberfläche des Hohlraums regelmäßig zu reinigen und eine Reinigungsmaschine zu verwenden, um den Wasserkanal der Form zu reinigen. Während des normalen Betriebs, insbesondere bei den täglichen Inspektionen der lokalen Inbetriebnahme, muss der Überwachung des Kühlwasserflusses mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden, und verschiedene Anomalien erfordern eine rechtzeitige Behandlung.

Verarbeitungsparameter

1. Formtemperatur: Je höher die Formtemperatur, desto länger die Kühlzeit. Ein Absenken der Formtemperatur kann die Abkühlzeit verkürzen.

2. Einspritztemperatur und -druck: Mit steigender Einspritztemperatur und steigendem Druck erhöht sich die Wärme im Werkzeug, wodurch sich die Kühlzeit verlängert. Die Anpassung dieser Parameter kann den Hitzestau verringern.

3. Einspritzgeschwindigkeit: Je höher die Einspritzgeschwindigkeit ist, desto mehr Scherwärme wird erzeugt, so dass die Kühlzeit länger ist. Eine der Maßnahmen, die Betreiber ergreifen können, um die Kühlzeit zu verkürzen, ist die Verringerung der Einspritzgeschwindigkeit.

Umweltfaktoren

1. Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit: Der Kühlprozess wird durch die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit im Produktionsbereich beeinflusst. Hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit verlängern die Kühlzeit, während niedrige Temperaturen und niedrige Luftfeuchtigkeit sie verkürzen.

2. Temperatur und Durchflussmenge des Kühlmediums: Die Temperatur- und Durchflussrate wirkt sich ebenfalls auf die Kühlung im System aus. Es ist auch möglich, die Kühlgeschwindigkeit zu verbessern, indem die Temperatur des Kühlmediums gesenkt und die Durchflussmenge erhöht wird.

Methoden zur Verkürzung der Abkühlzeit

Optimieren Sie die Materialauswahl

Wählen Sie Materialien mit einem höheren Wärmeleitkoeffizienten, können es Kunststoffe mit zusätzlichen Additiven sein. Die folgenden Maßnahmen werden empfohlen, um die Wärmeleitfähigkeit der resultierenden Formel zu verbessern: Aufnahme von wärmeleitenden Zusätzen in die Zusammensetzung, z. B. Zusätze auf der Basis von Aluminium- oder Kupferpulver von pulverförmigen Weichmachern.

Verbessern Sie die Formgestaltung

1. Optimieren Sie das Design des Kühlkanals: Die richtige Gestaltung der Kühlkanäle sorgt für eine gleichmäßige Kühlung der Formoberfläche. Eine andere Methode ist die Verwendung von spiralförmigen Kühlkanälen oder Mehrkreiskühlsystemen.

2. Verwenden Sie hocheffiziente Kühlmedien: Die Kühlung kann mit anderen Medien erfolgen, die eine höhere Kapazität zur Kühlung haben, wie z. B. Öl und gekühlte Gase, die kein Wasser sind.

3. Wählen Sie die Materialien für die Form: Verwenden Sie Materialien, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Stahl haben, z. B. Kupfer und Legierungen wie Aluminium.

4. Oberflächenbehandlung der Form: Man sollte eine wärmeleitende Beschichtung oder Plattierung auf die Formoberfläche aufbringen, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.

5. Ausgewogenes Kühlungsdesign: Optimieren Sie die Formkonstruktion, um eine gleichmäßige Abkühlung aller Teile des Kunststoffprodukts zu gewährleisten und innere Spannungen und Verformungen zu vermeiden.

Verarbeitungsparameter anpassen

1. Niedrigere Formtemperatur: Sie können auch Kühlvorrichtungen wie ein Kühlwassersystem, ein Kaltluftsystem oder Kühlsprays verwenden, um die Temperatur der Form zu senken.

2. Optimieren Sie Einspritztemperatur und -druck: Optimieren Sie die Temperatur und den Druck der Einspritzung, um die Wärmeentwicklung zu kontrollieren, ohne die Qualität des Produkts zu beeinträchtigen.

3. Kontrolle der Einspritzgeschwindigkeit: Passen Sie die Einspritzgeschwindigkeit an, um übermäßige Scherwärme zu vermeiden und so die Abkühlzeit zu verkürzen.

4. Haltezeit verlängern: Eine längere Verweildauer unter Druck kann die Kühlwirkung verstärken.

Einsatz von Hilfskühlungstechnologien

1. Impuls-Kühlungstechnologie: Da die Abkühlungsgeschwindigkeit des Kühlmediums ebenfalls einen Einfluss auf die Effizienz des Prozesses haben kann, wird empfohlen, die Durchflussmenge und die Temperatur des Kühlmediums regelmäßig zu ändern.

2. Technologie der variablen Frequenzkühlung: Analysieren Sie, ob die Durchflussmenge und die Temperatur des Kühlmediums entsprechend den Änderungen der Werkzeugtemperatur angepasst werden müssen.

3. Form Oberflächenbehandlung: Man könnte eine wärmeleitende Beschichtung oder eine wärmeleitende Plattierungsschicht verwenden, um die Wärmeleitung der Form zu optimieren.

Nutzung der Computersimulationstechnologie

1. Computergestützte Strömungsmechanik (CFD) Simulation: Mithilfe von Simulationssoftware werden verschiedene Kühlwasserauslegungen ausprobiert und die Konvektion der Flüssigkeit in den Kühlkanälen der Form untersucht, um die optimale Auslegung zu erreichen.

2. Analyse des Temperaturfeldes der Form: Analysieren Sie die Temperaturschwankungen, die während des Gießens auftreten, um festzustellen, welche Bereiche länger zum Abkühlen brauchen, und nehmen Sie entsprechende Anpassungen vor.

3. Simulation des Einspritzvorgangs: Um andere Parameter zu finden, die die Kühlzeit beim Spritzgießen verkürzen, verwenden Sie die Simulationssoftware, um den Spritzgussprozess zu entwickeln.

Schlussfolgerung

Die Kühlzeit ist einer der wichtigsten Parameter beim Spritzgießen, da sie über die Qualität des Endprodukts, die erforderliche Zykluszeit und die Produktivität des Prozesses entscheidet. Um die Kühlzeit beim Spritzgießen zu verkürzen, müssen Faktoren wie die Wandstärke, die Einhaltung der richtigen Kühlzeit, die richtige Kühltemperatur, die Sicherstellung einer angemessenen Kühlzeit und die Anwendung effizienter Werkzeugkühltechniken berücksichtigt werden, da eine unzureichende Kühlzeit sich negativ auf die Gesamtleistung auswirken kann. Spritzgießen Zykluszeit. Um die Kühlzeit zu verkürzen, gibt es daher mehrere Ansätze, wie z. B. die Materialauswahl, die Werkzeugkonstruktion, die Prozessparameter und die Anwendung zusätzlicher Kühltechnologien. Neue Technologien und Materialien, die im Laufe der Zeit entwickelt werden, werden die Chancen für eine weitere Verkürzung der Schneidzeit in der Zukunft verbessern.