Spuitgieten is een veelgebruikt productieproces voor de productie van kunststof producten. In dit proces neemt de koeltijd vaak een groot deel van de productiecyclus in beslag, zelfs tot 60-70%. Daarom is het erg belangrijk om de koeltijd te minimaliseren, de productie-efficiëntie te verbeteren en de productiekosten te minimaliseren. Dit artikel bespreekt verschillende technologieën en methoden om de koeltijd bij spuitgieten te beperken.

Het belang van afkoeltijd begrijpen

Tijdens het spuitgietproces wordt het kunststofmateriaal gesmolten en vervolgens in de matrijs geïnjecteerd. Na het injecteren moet het door een afkoelingsproces zodat het materiaal in de matrijs hard wordt en de uiteindelijke vorm en grootte krijgt. De afkoeltijd heeft niet alleen invloed op de kwaliteit van het geproduceerde product, maar ook direct op het productieproces en de efficiëntie van de cyclus. Daarom is het verkorten van de afkoeltijd een belangrijk doel om de kwaliteit van het product te verbeteren. spuitgietproces.

Het koelproces bestaat voornamelijk uit twee fasen: het koelproces van het materiaal door de vloeibare toestand naar de glasovergangstoestand en van de glasovergangstoestand naar de volledig gekristalliseerde toestand. De eerste fase duurt meestal langer vanwege de hoge specifieke warmtecapaciteit van kunststof bij hoge temperatuur, wat betekent dat het langer duurt voordat het materiaal de warmte afgeeft. Hoewel het tweede stadium korter duurt, heeft het een aanzienlijke invloed op de maatvastheid en de interne spanningsverdeling van het product.

Gebruikelijke koelmethoden bij spuitgieten

Waterkoeling

Waterkoeling is de meest gebruikte koelmethode in spuitgietmachines. Meestal circuleert er water door de koelkanalen van de matrijs of spuitgietmachine.

Voordelen:

1. Effectieve koeling: Dit komt omdat water algemeen bekend staat als een zeer goed medium voor warmteoverdracht en het zorgt voor een gelijkmatige koeling.

2. Controleerbaar proces: Het debiet en de temperatuur van het water kunnen worden geregeld en daardoor wordt het koelproces strikt gereguleerd.

3. Lage kosten: Water is relatief goedkoop en daarom is het kiezen voor waterkoeling gunstig voor uw portemonnee.

Nadelen:

1. 1. Bacteriegroei: Heet water leidt tot bacteriële activiteit en daarom moet het water voor gebruik worden gedesinfecteerd.

2. Circulatiesysteem vereist: Het introduceren van een watercirculatiesysteem is ook een extra investering in het systeem.

3. Watervlekken: Er kan water worden gebruikt in het proces, maar tijdens het proces ontstaan er vlekken op de voorwerpen, waardoor ze constant moeten worden gewassen.

Luchtkoeling

Luchtkoeling maakt gebruik van ventilatoren om koellucht rechtstreeks in het matrijsgebied van de spuitgieten machine en dan de hete lucht afvoeren.

Voordelen:

1. Geen circulatiepompen nodig: Bespaart op watercirculatiepompen die een dure investering zijn voor verwarmingssystemen.

2. Geen bacteriegroei: Zonder gebruik van water is er geen risico op bacteriegroei.

3. Koelen over lange afstand: De luchtkoelafstand kan langer zijn, wat geschikt is voor bepaalde apparatuur die moeilijk te koelen is met water.

Nadelen:

1. Minder effectief dan koeling met water: Lucht is niet zo efficiënt als water als medium voor warmteoverdracht omdat het niet zo snel als water zoveel warmte kan overdragen.

2. Oncontroleerbare temperatuur: De luchttemperatuur van de ventilator kan niet nauwkeurig worden ingesteld.

Oliekoeling

Oliekoeling is een gespecialiseerde koelmethode waarbij een oliekoelsysteem wordt gebruikt om warmte af te voeren.

Voordelen:

1. Effectieve koeling: Olie heeft een hoge thermische geleidbaarheid, wat zorgt voor stabiele koelingseffecten.

2. Ruimtebesparend: Oliekoelsystemen nemen minder ruimte in dan watercirculatiesystemen.

3. Regelbare temperatuur: De olietemperatuur kan worden geregeld, wat zorgt voor een goed gereguleerd koelproces.

Nadelen:

1. Hoge kosten: Olie is een kostbare chemische stof, waardoor het een duurdere koeloptie is.

2. Uitdagingen voor onderhoud: Olie moet periodiek worden vervangen en onderhouden, wat omslachtig kan zijn.

Factoren die de koeltijd beïnvloeden

Materiaalkeuze

1. Warmtegeleidingsvermogen: Er zijn grote verschillen in de thermische geleidbaarheid van verschillende soorten materialen. Dit betekent dat materialen met een hogere thermische geleidbaarheid (bijvoorbeeld met metaal gevulde kunststoffen) sneller afkoelen dan materialen met een lagere thermische geleidbaarheid (bijvoorbeeld sommige technische kunststoffen).

2. Kristalliniteit: Semikristallijne polymeren (bijv. polyethyleen, polypropyleen) hebben meer tijd nodig om af te koelen dan amorfe polymeren (bijv. polystyreen, polycarbonaat) vanwege de vormingstijd van kristallijne structuren.

3. Specifieke warmtecapaciteit: Materialen met een hogere specifieke warmtecapaciteit hebben meer energie nodig om af te koelen tot dezelfde temperatuur, wat resulteert in langere koeltijden.

Schimmel Aspect

1. Ontwerp koelsysteem: Het is belangrijk om een goed ontworpen koelsysteem te hebben om de tijd die nodig is om het onderdeel af te koelen te minimaliseren. De lay-out, diameter en lengte van de koelkanalen hebben een directe invloed op het koelvermogen van de vloeistof.

2. Materiaal schimmel: De warmtegeleiding van het matrijsmateriaal beïnvloedt de afkoeltijd. Matrijzen van koperlegeringen zijn ook goede warmtegeleiders en daarom is er minder tijd nodig om af te koelen dan bij stalen matrijzen.

3. Oppervlaktebehandeling van de mal: De koeltijd is ook gerelateerd aan de oppervlaktekenmerken van de mal. Een ruw oppervlak en een dikkere coating vertragen de koelsnelheid, terwijl een glad oppervlak en een warmtegeleidende coating de koeling efficiënter kunnen maken.

4. Lay-out van het schimmelwaterkanaal: Tijdens het proces van spuitgietvorm waterkanaalontwerp is het noodzakelijk om alle factoren te analyseren die problemen kunnen veroorzaken in de productstructuur. Hiervoor moeten mogelijk verschillende ontwerpen voor circulerende waterkanalen worden voorgesteld. Waterkanalen voor matrijzen moeten zoveel mogelijk rechte waterkanalen kiezen, ontwerpen met veel koelputten en hoeken minimaliseren en dood water minimaliseren. In de ontwerpfase van de matrijs kan de lay-out van het koelwaterkanaal redelijk geregeld worden om het koelingseffect te garanderen.

5. Vormtemperatuur: Dit wordt bepaald door de berekening van de werkelijke temperatuur van de punten van waterinlaat en -uitlaat op de matrijsholte. Als de thermische variatie tussen de verschillende gebieden en de thermische variatie met de ingestelde temperatuur binnen een bereik van ±5℃ kan worden geregeld, betekent dit nog steeds dat de fundamentele koeling bevredigend is.

6. Dagelijks onderhoud van spuitgietmatrijzen: Als er olie of vuil op het matrijsoppervlak zit, zal het koelrendement over het algemeen afnemen. Het is noodzakelijk om het oppervlak van de caviteit regelmatig schoon te maken en een reinigingsmachine te gebruiken om het waterkanaal van de mal te reinigen. Tijdens normaal bedrijf, vooral tijdens de dagelijkse inspecties van lokale opstart, is het noodzakelijk om meer aandacht te besteden aan de controle van de koelwaterstroom, en verschillende afwijkingen vereisen tijdige behandeling.

Verwerkingsparameters

1. Vormtemperatuur: Hoe hoger de matrijstemperatuur, hoe langer de koeltijd. Een lagere matrijstemperatuur kan de koeltijd verkorten.

2. Injectietemperatuur en -druk: De warmte in de matrijs neemt toe naarmate de injectietemperatuur en de druk stijgen, waardoor de koeltijd toeneemt. Door deze parameters aan te passen, kan de warmteontwikkeling worden verminderd.

3. Injectiesnelheid: Hoe hoger de injectiesnelheid, hoe meer afschuifwarmte wordt gegenereerd, waardoor de koeltijd langer wordt. Een van de maatregelen die operators kunnen nemen om de koeltijd te verkorten, is het verlagen van de injectiesnelheid.

Omgevingsfactoren

1. Omgevingstemperatuur en -vochtigheid: Het koelproces wordt beïnvloed door de temperatuur en de vochtigheidsgraad in de productieruimte. Hoge temperaturen en vochtigheid verlengen de koeltijd, terwijl lage temperaturen en vochtigheid deze verkorten.

2. Koelmiddeltemperatuur en -debiet: De temperatuur en het debiet hebben ook invloed op de koeling in het systeem. Het is ook mogelijk om de koelsnelheid te verbeteren door de temperatuur van het koelmedium te verlagen en het debiet te verhogen.

Methoden om de koeltijd te verkorten

Materiaalkeuze optimaliseren

Kies materialen met een hogere warmtegeleidingscoëfficiënt, het kunnen kunststoffen zijn met extra additieven. De volgende maatregelen worden aanbevolen om de warmtegeleiding van de resulterende formule te verbeteren: Warmtegeleidende additieven in de samenstelling opnemen, bijvoorbeeld additieven op basis van aluminiumpoeder of koperpoeder van weekmakers in poedervorm.

Vormontwerp verbeteren

1. Optimaliseer het ontwerp van het koelkanaal: Ontwerp de koelkanalen op de juiste manier om een gelijkmatige koeling van het matrijsoppervlak te garanderen. Een andere methode is het gebruik van spiraalvormige koelkanalen of koelsystemen met meerdere circuits.

2. Gebruik hoogefficiënte koelmedia: Koeling kan worden uitgevoerd met andere media die een grotere capaciteit hebben om koeling te veroorzaken, zoals olie en andere gekoelde gassen dan water.

3. Selecteer materialen voor de mal: Gebruik materialen die een hoger warmtegeleidingsvermogen hebben dan staal, dit kunnen koper en legeringen zoals aluminium zijn.

4. Oppervlaktebehandeling van de mal: Je moet een warmtegeleidende coating of beplating op het matrijsoppervlak aanbrengen om de warmtegeleiding te verbeteren.

5. Gebalanceerd koelingsontwerp: Optimaliseer het matrijsontwerp om een gelijkmatige koeling van alle delen van het kunststof product te garanderen, zodat interne spanning en vervorming worden voorkomen.

Verwerkingsparameters aanpassen

1. Lagere matrijstemperatuur: Je kunt ook koelapparaten gebruiken om de temperatuur van de mal te verlagen, zoals een koelwatersysteem, een koudeluchtsysteem of koelsproeiers.

2. Optimaliseer de injectietemperatuur en -druk: Optimaliseer de temperatuur en de druk van de injectie om de warmteontwikkeling onder controle te houden zonder de kwaliteit van het product aan te tasten.

3. De injectiesnelheid regelen: Pas de injectiesnelheid aan om overmatige afschuifwarmte te voorkomen en zo de koeltijd te verkorten.

4. Verleng de wachttijd: Een langere wachttijd onder druk kan het koelingseffect versterken.

Hulpkoelingstechnologieën gebruiken

1. Impulskoelingstechnologie: Aangezien de koelsnelheid van het koelmedium ook van invloed kan zijn op de efficiëntie van het proces, wordt aanbevolen om het koeldebiet en de mediumtemperatuur periodiek te wijzigen.

2. Technologie voor koeling met variabele frequentie: Analyseer of de stroomsnelheid en de temperatuur van het koelmedium moeten worden aangepast aan de veranderingen in de matrijstemperatuur.

3. Oppervlaktebehandeling van de mal: Je zou een warmtegeleidende coating of een warmtegeleidende platinglaag kunnen gebruiken om de warmtegeleiding van de mal te optimaliseren.

Gebruik maken van computersimulatietechnologie

1. Computational Fluid Dynamics (CFD)-simulatie: Met behulp van simulatiesoftware worden verschillende koelwaterindelingen uitgeprobeerd en wordt de vloeistofconvectie in de koelkanalen van de matrijs bestudeerd om tot een optimaal ontwerp te komen.

2. Analyse van het schimmel-temperatuurveld: Analyseer temperatuurveranderingen die optreden tijdens het gieten om te controleren of er gebieden zijn die langer nodig hebben om af te koelen en pas ze dienovereenkomstig aan.

3. Simulatie van het injectieproces: Gebruik de simulatiesoftware om het injectieproces te ontwikkelen om andere parameters te vinden die de koeltijd van het spuitgieten verkorten.

Conclusie

Koeltijd is een van de belangrijkste parameters van spuitgieten omdat het de kwaliteit van het eindproduct, de benodigde cyclustijd en de productiviteit van het proces bepaalt. Om de koeltijd bij spuitgieten te verkorten, is het cruciaal om rekening te houden met factoren zoals wanddikte, de juiste koeltijd, de juiste koeltemperatuur, voldoende koeltijd en efficiënte technieken voor het koelen van de matrijs. spuitgieten cyclustijd. Om de koeltijd te verkorten, zijn er daarom verschillende benaderingen die kunnen worden toegepast, zoals materiaalselectie, matrijsontwerp, procesparameters en het toepassen van aanvullende koeltechnologieën. Nieuwe technologieën en materialen die in de loop van de tijd ontwikkeld worden, zullen betere kansen creëren om de snijtijd in de toekomst verder te verkorten.