制品成型关键要素之模具冷却

1、高分子教研室高分子教研室 据据了解，注塑件是在塑料模具内成形和冷却固化的，由了解，注塑件是在塑料模具内成形和冷却固化的，由于每种树脂要求的成形温度和玻璃化温度不同，所以，塑料于每种树脂要求的成形温度和玻璃化温度不同，所以，塑料模具必须有温度调节系统，才能适合每种树脂的成形，高效模具必须有温度调节系统，才能适合每种树脂的成形，高效地进行生产。地进行生产。在在射出成形中，在模具内时，融材料温度一般在射出成形中，在模具内时，融材料温度一般在150350之间，但由于模具温度一般在之间，但由于模具温度一般在 40120，所以成，所以成形材料所带来的热量会逐渐使模具温度升高。另一方面，由形材料所带来的热量

2、会逐渐使模具温度升高。另一方面，由于加热缸的喷嘴与模具的注道衬套直接接触，喷嘴的温度高于加热缸的喷嘴与模具的注道衬套直接接触，喷嘴的温度高于模具温度，也会使模具温度上升。如果不设法将多余热量于模具温度，也会使模具温度上升。如果不设法将多余热量带走，模具温度必然继续上升，从而影响成型品的冷却固化。带走，模具温度必然继续上升，从而影响成型品的冷却固化。相反地，若从模具中带走太多的热量，使模具温度下降，也相反地，若从模具中带走太多的热量，使模具温度下降，也会影响成型品的质量。会影响成型品的质量。一、塑料一、塑料模具冷却是注塑件成型的关键要素模具冷却是注塑件成型的关键要素对对成形粘度低、流动性好的塑料

3、成形粘度低、流动性好的塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯、ABS等等)，一般要求塑料模具温度较低，一般要求塑料模具温度较低(一般不高于一般不高于80);而对于黏度高、流动性差的塑料而对于黏度高、流动性差的塑料(如聚碳酸酯、聚砜、如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等聚苯醚等)，为了提高充型性能，或塑料模具较大，散热面积，为了提高充型性能，或塑料模具较大，散热面积广等情况，其塑料模具不仅需要设置冷却系统，还需要设置广等情况，其塑料模具不仅需要设置冷却系统，还需要设置加热系统，以便在注塑之前对模具进行加热。有加热系统，以便在注塑之前对模具进行加热。有的塑料成形，的塑料成形，需要模具设

4、置冷却系统和加热系统。当模具的温度达到塑料需要模具设置冷却系统和加热系统。当模具的温度达到塑料的成形工艺要求时，即可关闭加热系统，如果在注射一段时的成形工艺要求时，即可关闭加热系统，如果在注射一段时间后，模具的温度高于塑料的成形工艺要求时，就要打开模间后，模具的温度高于塑料的成形工艺要求时，就要打开模具的冷却系统，使模具的温度在要求的温度下恒温具的冷却系统，使模具的温度在要求的温度下恒温。对于。对于小小型薄壁塑件，且成形工艺要求模温不太高时，可以不设置冷型薄壁塑件，且成形工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却装置而靠自然冷却。却装置而靠自然冷却。二、模具二、模具温度对制品的影响温度对制品的影响1

5、.成形成形性及成形效率性及成形效率模具模具温度高时，成形空间内熔融材料的流动性改善，温度高时，成形空间内熔融材料的流动性改善，可促进填充。但就成形效率可促进填充。但就成形效率(成形周期成形周期)而言，模具温度适而言，模具温度适度减低，可缩短材料冷却固化的时间，提高成形效率。度减低，可缩短材料冷却固化的时间，提高成形效率。2.成型成型品的物理性质品的物理性质通常通常熔融材料充填成形空间时，模具温度较低，会使材熔融材料充填成形空间时，模具温度较低，会使材料会迅速固化，此时为了填充，需要很大的成形压力，因此，料会迅速固化，此时为了填充，需要很大的成形压力，因此，固化之际，施加于成型品的一部份压力残留

6、于内部，成为所固化之际，施加于成型品的一部份压力残留于内部，成为所谓的残留应力。谓的残留应力。对于对于 PC或改性或改性PPO之类的硬质材料，此残留应力大到之类的硬质材料，此残留应力大到某种程度以上时，会发生应力龟裂现象或造成成型品变形。某种程度以上时，会发生应力龟裂现象或造成成型品变形。PA或或POM等结晶性塑料之结晶化度及结晶化状态显着取决等结晶性塑料之结晶化度及结晶化状态显着取决于其冷却速度，冷却速度愈慢时，所得结果愈好。由上可知，于其冷却速度，冷却速度愈慢时，所得结果愈好。由上可知，模具温度高，虽不利于成形效率，但却常有利于成型品的品模具温度高，虽不利于成形效率，但却常有利于成型品的品

7、质。质。3.成型成型品的形状品的形状成型成型品肉厚、大时，若冷却不充分，其表面会发生收品肉厚、大时，若冷却不充分，其表面会发生收缩下陷，即使肉厚适当，若冷却方法不良，成型品各部分缩下陷，即使肉厚适当，若冷却方法不良，成型品各部分的冷却速度不同，也会因热收缩而引起翘曲、扭曲等变形，的冷却速度不同，也会因热收缩而引起翘曲、扭曲等变形，因而需使模具各部分均匀冷却。因而需使模具各部分均匀冷却。4.模具模具的冷却与加热的冷却与加热一般一般模具，通常以常温的水来冷却，其温度控制水的模具，通常以常温的水来冷却，其温度控制水的流量调节，流动性好的低融点材料大都以此方法成形。但流量调节，流动性好的低融点材料大都

8、以此方法成形。但有时为了缩短成形周期，须将水再加以冷却。有时为了缩短成形周期，须将水再加以冷却。小型小型成型品的射出时间，保压时间都短，成形周期取成型品的射出时间，保压时间都短，成形周期取决于冷却时间，此种成形为了提高效率，经常也以冷水冷决于冷却时间，此种成形为了提高效率，经常也以冷水冷却，但用冷水冷却时，大气中的水分会凝聚于成形空间表却，但用冷水冷却时，大气中的水分会凝聚于成形空间表面，造成成型品缺陷，须加以注意。面，造成成型品缺陷，须加以注意。 成成形高融点材料或肉较厚、流动距离长的成型品，为了形高融点材料或肉较厚、流动距离长的成型品，为了防止充填不足或应变的发生，有时对水管通温水。成形低

9、融防止充填不足或应变的发生，有时对水管通温水。成形低融点成形材料时，成形面积大或大型成型品，也会将模具加热，点成形材料时，成形面积大或大型成型品，也会将模具加热，此时用热水或热油，或用加热器来控制模具温度。模具温度此时用热水或热油，或用加热器来控制模具温度。模具温度较高时，需考虑模具滑动部位的间隙，避免模具因热膨胀而较高时，需考虑模具滑动部位的间隙，避免模具因热膨胀而动作不良动作不良。 一般一般中融点成形材料，有时因成型品的质量或流动性而中融点成形材料，有时因成型品的质量或流动性而使用加热方式来控制模具温度，为了使材料固化为最终温度使用加热方式来控制模具温度，为了使材料固化为最终温度均匀化，而

10、使用部分加热方式，防止残留应变。均匀化，而使用部分加热方式，防止残留应变。以上以上所述，模具的温度控制是利用冷却或加热的方式来所述，模具的温度控制是利用冷却或加热的方式来调整的。调整的。5.冷却系统冷却系统的设计原则的设计原则1)冷却管的口径、间隔以及至成形空间表面的距离，对模冷却管的口径、间隔以及至成形空间表面的距离，对模具温度的控制有重大影响具温度的控制有重大影响2)为保持模具温度分布均匀，冷却水应先从模具温度较高为保持模具温度分布均匀，冷却水应先从模具温度较高处进入，然后循环至温度较低处再出口。通常注道、浇口处进入，然后循环至温度较低处再出口。通常注道、浇口附近的成形材料温度高，所以通冷

11、水，温度低的外侧部份，附近的成形材料温度高，所以通冷水，温度低的外侧部份，则循环热交换的温水，此循环系统的管路连接，是在模具则循环热交换的温水，此循环系统的管路连接，是在模具内加工贯穿孔，在模具外连接孔与孔。内加工贯穿孔，在模具外连接孔与孔。3)成形成形 PE 等收缩大的材料时，因其成形收缩大，冷却管等收缩大的材料时，因其成形收缩大，冷却管路不宜沿收缩方向。路不宜沿收缩方向。4)冷却管应尽量沿成形空间的轮廓来设置，以保持模具温冷却管应尽量沿成形空间的轮廓来设置，以保持模具温度分布均匀。度分布均匀。5)直径细长的心型或心型销，可在其中心钻盲孔，再装入直径细长的心型或心型销，可在其中心钻盲孔，再装入套筒或隔板进行冷却，若无法装入套筒及隔板时，以热套筒或隔板进行冷却，若无法装入套筒及隔板时，以热传率良好的铍铜合金作心型及心型销材料，或以导热管传率良好的铍铜合金