CN113547698A - 一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，包括温度传感器，时间控制阀，电热棒，液氮罐。将凹模由凹模Ⅰ和凹模Ⅱ上下两部分组成，在凹模Ⅰ和动模上加工出随形流道，在凹模Ⅱ上加工出冷却流道。将电热棒置于凹模Ⅰ和动模的随形流道中，温度传感器的测温热电偶分别设置在凹模和凸模表面，采用时间控制阀控制液氮喷射。在合模前及合模过程中，电热棒对模具进行加热，在保压冷却阶段，时间控制阀控制液氮喷射时间，喷出的液氮通过冷却流道对模具进行降温处理。本发明通过准确地控制模具的温度，缩短成型周期，确保胶料注射时在模具内保持很好的流动性；通过液氮冷却，大大缩短了塑件的冷却时间，显著提高了产品质量和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电热棒加热领域，具体涉及一种液氮冷却的高光无痕注塑模。
背景技术
高光无痕注塑技术是近年来快速发展的新兴技术，在注塑行业十分盛行，利用该技术可使材料表面光亮无痕，且无需后续的环境污染严重喷涂工艺，不仅提高了产品的强度与质量，还减少了工艺流程，节省了能源与材料。
这样可以直接降低塑料制品的成本，也能更好的保护环境和操作人员的人身健康。
传统高光无痕注塑，先用蒸汽对模具进行加热，直至预定值，然后将塑胶注入模腔内，保压转入冷却后，加入冷水将模具冷却到预定值，接着排出冷却水，取出模件。
传统方法存在以下不足：蒸汽加热效率过低，影响生产速度。不仅如此，还会导致模具受热不均匀，在温度过低处材料不能正常熔融，而温度较高处(如通入口)材料容易熔融汽化，产品质量受到极大影响。同时，水冷速度过慢，从而导致产品成型不均匀，表面光亮程度低，且成品材料硬度、使用性能差等。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种可提高加热和冷却效率的用于高光无痕注塑模，采用电加热和液氮冷却的方法，与传统高光无痕注塑模相比，增加了电加热和液氮冷却的温度控制方法，利用电热棒根据型腔的形状排列安装在型腔周边，采用控温系统进行设定的加热，以达到骤热的效果，骤冷系统则通过从提前开设好的冷却流道快速注入液氮，液氮通过流道孔到达两部分凹模的中间层上，立刻进行冷却。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，包括定模部分、动模部分、凸模、温度传感器、时间控制阀、电热棒和液氮罐；所述定模部分中的凹模由凹模Ⅰ和凹模Ⅱ上下两部分组成；在凹模Ⅰ和动模上加工出随形流道，用于加热模具，使其达到设定的注塑温度；所述的电热棒置于凹模Ⅰ和动模的随形流道中，进行随形加热；在凹模Ⅱ上加工出冷却流道，用于快速冷却塑件；所述的液氮罐与凹模Ⅱ连接，通过时间控制阀控制液氮每次喷射时间；所述的温度传感器的测温热电偶分别设置在凹模和凸模表面，用于测量和反馈模具温度给控制器；在合模前及合模过程中，电热棒对模具进行加热，当温度传感器检测到模具温度达到设定温度时，电热棒停止加热；当温度传感器检测到模具温度低于设定温度时，电热棒继续加热，保证合模完成后，温度达到设定条件；注射完成后，电热棒停止加热，在保压冷却阶段，时间控制阀控制液氮喷射时间，喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模Ⅱ接触的凹模Ⅰ表面，对模具进行降温处理。
进一步的，所述的动模部分包括动模、垫块、支撑板和动模座板，所述的控制器控制动模部分合模，与此同时控制凹模Ⅰ和动模的随形流道中的电热棒工作。
进一步的，所述的时间控制器控制电热棒的加热过程，使模具在合模完成前将模具加热到设定温度。
进一步的，分别设置在凹模Ⅰ和动模表面的温度传感器的测温热电偶，能够将模具温度精准地达到设定温度，且模具温度场分布均匀，使胶料注射时在模具内具有良好的流动性。
作为优选的方案，所述的定模部分包括凹模Ⅰ、凹模Ⅱ和定模座板，定模部分和动模部分合模完成后，于控制器控制延时后进行注射。
作为优选的方案，所述的凹模Ⅰ设有型腔和随形流道，所述的凹模Ⅱ设有冷却流道、空腔和排气槽。
进一步的，降温处理过程中喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模Ⅱ接触的凹模Ⅰ表面，对模具进行降温处理。
进一步的，冷却流道内产生的大量气体由空腔通过排气槽向外排出，防止压力过大损坏模具。
进一步的，由推件装置将塑件推出，注塑完成，所述的推件装置包括推杆、推杆固定板和推板。
本发明的优点及积极效果是：
1、本发明将凹模分别由两部分组成，凹模Ⅰ设有型腔和随形流道，凹模Ⅱ设有冷却流道、空腔和排气槽，设计结构合理，利于模具的加热和冷却效率。
2、凹模Ⅰ和动模的随形流道内设置电热棒进行加热，使模具在合模完成前将模具加热到设定温度，且模具加热效率高，效果好。
3、分别设置在凹模Ⅰ和动模表面的温度传感器的测温热电偶，能够将模具温度精准地达到设定温度，且模具温度场分布均匀，胶料注射时在模具内具有良好的流动性。
4、凹模Ⅱ中开设地冷却流道，可以将液氮喷射至与凹模Ⅱ接触的凹模Ⅰ的表面，使液氮不仅尽量靠近塑件，达到良好的冷却效果，而且液氮不直接喷射在塑件表面，保证塑件较高的表面质量。
5、凹模Ⅱ的冷却流道中喷射出来的液氮，气化后产生的大量气体，由空腔通过排气槽向外排出；空腔能够防止产生的大量气体对模具产生过大的压力损坏模具，从而提高模具的使用寿命。
综上所述，本发明采用的电加热和液氮冷却的温度控制方法，使高光无痕注塑模具达到所需要的“骤冷骤热”的效果，使高光无痕注塑件可以很好地复制模具表面的任何形状，达到塑件表面无熔痕，高光达到镜面效果，以及产品品质，表面硬度和强度提高的目的。
附图说明
图1为模具结构的示意图。
图2为图1的左视图。
图3为冷却流道的结构示意图。
图4为凹模Ⅱ的示意图。
图5为凹模Ⅰ随形流道的结构示意图。
图6为凹模Ⅰ的结构示意图。
图7为动模随形流道的结构示意图。
图8为动模的结构示意图。
图9为液氮罐、时间控制阀的结构示意图。
图10为电热棒分布示意图。
附图标记：1-动模座板，2-推板，3-推杆，4-动模，5-凹模Ⅱ，6-定模座板，7-凹模Ⅰ，8-电热棒，9-复位杆，10-推杆固定板，11-垫块，12-支撑板，13-排气槽，14-冷却流道，15-温度传感器，16-空腔，17-随形流道，18-液氮罐，19-控制面板，20-时间控制阀。
具体实施方式
以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，包括用于加热模具，使其达到设定的注塑温度的凹模Ⅰ7和动模4；用于测量和反馈模具温度给控制器的温度传感器15；用于快速冷却塑件的凹模Ⅱ7和液氮罐18部分；用于控制液氮喷射时间的时间控制阀20。
注塑一种高光壳体(约150*75*8mm)，PC材料，设定成型温度为250～320℃，模具预热温度为200℃。所选模具材料为S136H，模具两端隔热板由玻璃纤维材料和高耐热性的复合材料合成，电热棒总功率和功率密度为45～50kW和15～25W/cm2，电热棒8直径为8mm,随形流道17直径为10mm，从电热棒8中心到型腔表面的距离为12mm。
采用XS-ZY-250注塑机，先将注塑材料PC放置在规格型号为CTC-I的烘干机中，以80℃～100℃的温度烘干4～5小时，使其湿度小于0.02％。将烘干后的注塑材料加到料筒中，准备注塑。预热和合模完成后，产品注塑的充填阶段注射压力和注射时间分成三次，第一段：注射压力P1＝120MPa，充填速度(螺杆的前进速度)S1＝80％，充填时间t1＝1s；第二阶段：注射压力P2＝70MPa，充填速度(螺杆的前进速度)S2＝50％，充填时间t2＝1.5s；第三阶段：注射压力P3＝110MPa，充填速度(螺杆的前进速度)S3＝75％，充填时间t1＝3s。后充填阶段也可以分成三次，第一段：保压压力P1＝80MPa，保压时间t1＝3s；第二段：保压压力P2＝85MPa，保压时间t2＝5s；第三段：保压压力P3＝70MPa，保压时间t3＝5s。冷却时间tC＝40s,液氮喷射分三次进行，每次喷射时间0.5s，间隔1s。
实施例1
控制器控制动模部分合模，与此同时控制凹模Ⅰ7和动模4的随形流道中的电热棒8工作，并由时间控制器控制电热棒8持续加热时间为15s，并在此后的一段时间内，时间控制器控制电热棒8间歇工作直到胶料注射完成，以保证在胶料注射前模具温度保持在成型温度。定模部分包括凹模Ⅰ7、凹模Ⅱ5、定模座板6，动模部分包括动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1，定模部分与动模部分合模完成后，控制器控制延时2s后可进行注射。待胶料充满型腔后，注射完毕，进行保压冷却。此时，控制器控制电热棒8停止加热，同时控制时间控制阀20工作。时间控制阀20连接凹模Ⅱ5与液氮罐18，通过控制面板19上设定的阀门打开时间，液氮在阀门打开周期内喷射出去，并通过凹模Ⅱ5的冷却流道14，作用于与凹模Ⅱ5接触的凹模Ⅰ7的表面，通过液氮冷却，大大缩短了塑件的冷却时间。空腔16内的大量气体由排气槽13向外排出。保压冷却结束后，控制器控制动模部分开模，由具有推杆3、推杆固定板10和推板2的推件装置将塑件推出，注塑完成。
实施例2
控制器在动模部分合模前及合模过程中，控制凹模Ⅰ7和动模4的随形流道17中的电热棒8工作。通过分别设置在凹模Ⅰ7和动模4表面的温度传感器15的测温热电偶测量模具温度，并将测得信息反馈给控制器，当温度传感器15检测到的模具温度达到设定温度时，控制器控制电热棒8停止加热；当温度传感器15检测到的模具温度低于设定温度时，控制器控制电热棒8继续加热。定模部分包括凹模Ⅰ7、凹模Ⅱ5、定模座板6，动模部分包括动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1，定模部分与动模部分合模完成后，等模具温度达到设定值后，控制器控制延时2s后进行注射。待胶料充满型腔后，注射完毕，进行保压冷却。此时，控制器控制电热棒8停止加热，同时控制时间控制阀20工作。时间控制阀20连接凹模Ⅱ7与液氮罐18，通过控制面板19上设定的阀门打开时间，液氮在阀门打开周期内喷射出去，并通过凹模Ⅱ7的冷却流道14，作用于与凹模Ⅱ5接触的凹模Ⅰ7的表面，通过液氮冷却，大大缩短了塑件的冷却时间。空腔16内的大量气体由排气槽13向外排出。保压冷却结束后，控制器控制动模部分动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1开模，由具有推杆3、推杆固定板10和推板2的推件装置将塑件推出，注塑完成。
综上所述，实施例1控制器通过时间控制器来控制电热棒8工作状态，实施例二通过温度传感器15检测模具温度来控制电热棒工作状态。与现有技术相比，本发明采用的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模加热效果更好，其避免了生硬的控制加热时间，灵活地根据模具温度决定电热棒8是否工作，确保模具温度处于所设定的成型温度范围，模具温度场分布均匀，胶料注射时在模具内具有良好的流动性；液氮冷却速度更为显著，得到的塑件表面质量好，高光效果好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术方法范围内，可轻易想到的替换或变换方法，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：包括定模部分、动模部分、凸模、温度传感器、时间控制阀、电热棒和液氮罐；所述定模部分中的凹模由凹模Ⅰ和凹模Ⅱ上下两部分组成；在凹模Ⅰ和动模上加工出随形流道，用于加热模具，使其达到设定的注塑温度；所述的电热棒置于凹模Ⅰ和动模的随形流道中，进行随形加热；在凹模Ⅱ上加工出冷却流道，用于快速冷却塑件；所述的液氮罐与凹模Ⅱ连接，通过时间控制阀控制液氮每次喷射时间；所述的温度传感器的测温热电偶分别设置在凹模和凸模表面，用于测量和反馈模具温度给控制器；在合模前及合模过程中，电热棒对模具进行加热，当温度传感器检测到模具温度达到设定温度时，电热棒停止加热；当温度传感器检测到模具温度低于设定温度时，电热棒继续加热，保证合模完成后，温度达到设定条件；注射完成后，电热棒停止加热，在保压冷却阶段，时间控制阀控制液氮喷射时间，喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模Ⅱ接触的凹模Ⅰ表面，对模具进行降温处理。
2.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：所述的动模部分包括动模、垫块、支撑板和动模座板，所述的控制器控制动模部分合模，与此同时控制凹模Ⅰ和动模的随形流道中的电热棒工作。
3.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：所述的时间控制器控制电热棒的加热过程，使模具在合模完成前将模具加热到设定温度。
4.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：分别设置在凹模Ⅰ和动模表面的温度传感器的测温热电偶，能够将模具温度精准地达到设定温度，且模具温度场分布均匀，使胶料注射时在模具内具有良好的流动性。
5.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：所述的定模部分包括凹模Ⅰ、凹模Ⅱ和定模座板，定模部分和动模部分合模完成后，于控制器控制延时后进行注射。
6.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：所述的凹模Ⅰ设有型腔和随形流道，所述的凹模Ⅱ设有冷却流道、空腔和排气槽。
7.根据权利要求6所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：降温处理过程中喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模Ⅱ接触的凹模Ⅰ表面，对模具进行降温处理。
8.根据权利要求6所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：冷却流道内产生的大量气体由空腔通过排气槽向外排出，防止压力过大损坏模具。
9.根据权利要求1所述的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，其特征在于：由推件装置将塑件推出，注塑完成，所述的推件装置包括推杆、推杆固定板和推板。
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