經(jīng)常會(huì )有人提出這樣的問(wèn)題: 1、 一副模具需要的冰水為多少升? 2、 所需冰水溫度為多少? 3、 需要冷水機嗎?如何進(jìn)行選配? 4、 冰水進(jìn)出模具的溫差為多少? 5、 注塑機的液壓油和料筒喂料段也用冰水來(lái)冷卻嗎? 6、 對水質(zhì)應如何要求?冰水管道要保溫嗎? 一、如何選配冷水機 事實(shí)上,一副模具就是一個(gè)換熱器,熱量由融熔的塑料傳入模具,再由模具傳入不斷循環(huán)的冷卻介質(zhì)——冰水中,只有很小一部分進(jìn)入空氣和注塑機的壓模板。眾所周知,塑料成型的周期,相當大的部分用于冷卻,有時(shí)可占到塑料成型周期的80%以上,因此將冷卻時(shí)間控制到最小是絕對必要的。例如,一副模具成型周期一般要20秒,如將原來(lái)冷卻水塔的水改用冷水機產(chǎn)生的冰水進(jìn)行冷卻,它可縮短到16秒。盡管最初選擇配備的冷水機造價(jià)要高些,但它可使產(chǎn)量提高20%,在長(cháng)期的生產(chǎn)中,能取得很大的收益。那么,如何來(lái)選擇冰水能量呢?從上面我們即可知道,它與成型材料的比熱、熔膠時(shí)的溫度,重量以及制品脫模時(shí)的溫度有關(guān)。一副模具 所需的冰水能量之計算公式為: Q=W×C×△T×S 式中:Q為所需冰水能量 kcal/h; W為塑料原料重量 kg/h; C為塑料原料比熱kcal/kg℃; △T為熔膠溫度與制品脫模時(shí)的溫度差℃(見(jiàn)附表); S為安全系數(一般取1.35-2.0),當單機匹配時(shí),一般選擇小值,而當一臺冷水機與多臺模具相配時(shí)取大值,如選擇風(fēng)冷式冷水機時(shí),S也應適當選擇大一點(diǎn)。 例如:一副模具生產(chǎn)PP制品,每小時(shí)生產(chǎn)量約50kg,問(wèn)冷卻需要量為多少?應配備多大的冷水機為合適? Q=50×0.48×200×1.35=6480(kcal/h); 每小時(shí)需6480kcal/h冷卻量,可選用LS203S冷水機過(guò)程中,很難取得比較完整的數據。根據我們以往多年規劃,配套銷(xiāo)售的經(jīng)驗,△T=200℃,它是眾多常用制品經(jīng)過(guò)多年統計后的一個(gè)平均值。 如果模具上附有熱膠道,還應將熱膠道的能量加入冷量的計算,一般熱膠道是以KW為單位,計算時(shí)應將單位轉換成kcal/h,1KW=860kcal/h。如果供給工廠(chǎng)的水量充足,溫度較低,成本也較低,此時(shí)就不需要使用冷水機,這一般是不太現實(shí)的,除非工廠(chǎng)能在水溫較低的大湖邊;另一種是利用城市深井供水來(lái)滿(mǎn)足溫度和流量的需要,但往往成本太高。對實(shí)驗裝置可以使用這種方法,但對于工廠(chǎng),這樣做是不切實(shí)際的。 二、冰水溫差 模具冷卻流體(冰水)的溫度一般受制于加工材料和制品形狀而發(fā)生較大變化,如聚乙烯薄壁燒杯,模具要求冰水溫度在0℃以下;而其它絕大多數情況下,模具所要求的冰水的溫度都在5℃以上,微電腦全功能冷水機能提供5℃以上的冰水,低溫型智能溫控冷水機能滿(mǎn)足5℃以下及至0℃以下的要求。 模具進(jìn)出口處冰水的溫差往往是根據制品要求來(lái)設定的,在許多情況下,溫差為3-5℃時(shí)是最理想的,但有時(shí)也需要溫差有1-2℃。溫差越小,意味著(zhù)把同樣的熱量帶出去,需要的冰水流量就越大,反之需要的流量越小。比如:溫差為5℃時(shí),流量需要60L,而到溫差為2℃時(shí),流量則需要150L。 三、冰水流量 一副模具所需的冰水流量直接與模具要帶走的熱量和冰水進(jìn)出模具的溫差有關(guān)。例如;要將6480kcal/h的熱量從模具上帶走,若溫差為3℃,那么至少需要的流量為多少?冰水流量Q=6480÷3÷60=36(L/min)。 四、冰水水質(zhì)的處理 水的軟化,在使用冷水機的過(guò)程中,也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題,對水的PH值也需要不斷地觀(guān)測,最佳PH值應等于7,大于7的PH值會(huì )產(chǎn)生可怕的腐蝕現象,如不采取措施,會(huì )在蒸發(fā)器、模具內生垢,會(huì )起隔熱的作用,嚴重時(shí),使其能量的轉換效果降低30%。很明顯這就要求考慮對硬水的軟化。最有效的方法,可在系統中配置一臺電子硬水軟化器,這樣的軟化器是以離子交換原理設計制作的。根據流量的不同可配置不同規格的軟化器,直接連接在循環(huán)水管路中,一般配置有水處理軟化器所需費用也不會(huì )太高,也可定期向循環(huán)系統中加入一定比例的除垢劑。 五、冰水機流量、壓力 一般注塑成型模具冷卻,冰水的壓力選擇0.1~0.2Mpa,即可滿(mǎn)足要求,而微電腦全功能冷水機能滿(mǎn)足這個(gè)要求,當壓力要求高于0.2Mpa時(shí),需另行規劃,以利采用相應壓力的水泵以滿(mǎn)足系統供水之需要。 流量與管徑之間的關(guān)系表:
管徑 | 3/8″ | 1/2″ | 3/4″ | 1" | 1'/4″ | 1'/2″ | 2″ | 3″ | 流量 | 12 | 20 | 35 | 60 | 90 | 130 | 230 | 560 |
六、液壓油和料筒喂料段的冷卻 通常液壓油和料筒喂料段采用冷卻水塔的水來(lái)冷卻,因為這不僅是最佳的方法,單就生產(chǎn)成本看,也是極經(jīng)濟的,除非對其溫度有特定的要求,可用冰水對其進(jìn)行冷卻。 七、冰水管道的保溫 冰水管道必須進(jìn)行保溫隔熱,因為管道隔熱不僅能阻止冷量的嚴重損失,而且也阻止了在管外壁上形成的結露水。例如:冰水溫度10℃,環(huán)境溫度為30℃,一根25米長(cháng),表面積為25m²金屬管道的熱輻射可達750kcal/h,這差不多是3HP壓縮機產(chǎn)生的制冷量的10%,5HP壓縮機產(chǎn)生的制冷量的6%左右。 冷水機與模具的連接,通常采用增強膠管連接,因為這樣的膠管其本身就有隔熱的功能,但長(cháng)度超過(guò)5m,也要考慮適度的保溫隔熱性。 附表:不同的模塑材料需要的注塑和模具溫度和比容熱。
材料 | 注塑溫度℃ | 模具溫度℃ | 比容熱Kcal/kg℃ | 聚乙烯 | 160~310 | 0~70 | 0.55 | 聚苯乙烯 | 185~250 | 0~60 | 0.35 | 尼龍NYLON | 230~300 | 25~70 | 0.58 | 聚碳酸脂PC | 280~320 | 70~130 | 0.03 | 聚丙烯PP | 200~280 | 0~80 | 0.48 | ABS | 180~260 | 40~80 | 0.40 |
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