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模温机选型的计算方法

责任编辑:奥兰特机械  发布时间:2014-09-11
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1.特殊的情况需进行计算:   

A、求加热器功率或冷冻功率 KW=W×△t×C×S/860×T   

W=模具重量或冷却水 KG   

△t=所需温度和起始温度之间的温差。   

C= 比热 油(0.5),钢(0.11),水(1),塑料(0.45~0.55)   

T=加温至所需温度的时间(小时)   

B、求泵的大小   

需了解客户所需泵浦流量和压力(扬程)   

P(压力Kg/cm2)=0.1×H(扬程M)×α(传热媒体比重,水=1,油=0.7-0.9)   

L(媒体所需流量L/min)=Q(模具所需热量Kcal/H)/C(媒体比热水=1 油=0.45)×△t(循环媒体进出模具的温差)×α×60   

2.冷冻机容量选择   

A、Q(冷冻量Kcal/H)=Q1+Q2   

Q1(原料带入模具的热量Kcal/H)=W(每小时射入模具中原料的重量KG)×C×(T1-T2)×S(安全系数1.5~2)

T1 原料在料管中的温度;T2 成品取出模具时的温度   

Q2 热浇道所产生的热量Kcal/H   

B、速算法(有热浇道不适用)   

1RT=7~8 OZ 1OZ=28.3g(含安全系数)   

1RT=3024Kcal/H=12000BTU/H=3.751KW   

1KW=860 Kcal/H 1 Kcal=3.97BTU  

3、冷却水塔选用=A+B   

A、射出成型机用   冷却水塔RT=射出机马力(HP)×0.75KW×860Kcal×0.4÷3024  

B、冷冻机用   冷却水塔RT=冷冻机冷吨(HP)×1.25   

选择模具温度控制器时,以下各点是主要的考虑因素;   

1.泵的大小和能力。   

2.内部喉管的尺寸。   

3.加热能力。   

4.冷却能力。   

5.控制形式。

A、泵的大小   

  从已知的每周期所需散热量我们可以很容易计算冷却液需要容积流速,其后再得出所需的正确冷却能力,模温控制器的制造商大都提供计算低的泵流速公式。表4.1在选择泵时是很有用,它准确地列出了不同塑料的散热能力。   

以下决定泵所需要提供低流速的经验法则:   

  若模腔表面各处的温差是5℃时,0.75gal/min/kW @5℃温差或是3.4151/min/kW @5℃温差,若模腔表面各处的温差是1℃,则所需的低流速需要按比例乘大五倍即是3.75gal/min/kW 或是 17.031/min/kW。为了获得产品质量的稳定性,很多注塑公司都应该把模腔表面的温差控制在1-2℃, 可 是 实 际 上其中很多的注塑厂商可能并不知道这温差的重要性或是认为温差的佳范围是5-8℃。   

计算冷却液所需的容积流速,应使用以下的程序:   

1.先计算栽一塑料/模具组合的所城要排走的热量:若 以前述的PC杯模为例,则实际需要散去的热量是:一模件毛重(g)/冷却时间(s)=208/12=17.333g/s ,PC的散热率是=368J/g或是368kJ/kg ,所以每周期需要散去的热量=368×17.33/1,000=6.377kW 。 

2.再计算冷却所需的容积流速:按照上述的经验法则若模腔表面的温差是5℃时,流速=6.377×0.75=4.78gal/min或是=6.377×3.41=21.751/min 若模腔表现的温差是1℃则流速=4.78×5=23.9gal/min或是=21.75×5=108.731/min。

3.泵流速的规定 ;为了得到良好的散热效果,泵的流速能力应较计算的结果少大10%,所以需使用27gal/min或是120/min的泵。   

4.泵压力的规定;一般模温控制器的操作压力在2-5bar(29-72.5psi),由于在压力不足的情况下会影响冷却液的容积流速(流动的阻力产生压力损失),所以泵的压力愈高,流速愈稳定。  

  对于冷却管道很细小的模具(例如管道直径是6mm/0. 236in),泵的压力便需要有10bar(145psi)才可提供足够的散热速度(即是冷却液速度)。大体上冷却液的容积液速要求愈高,管道的直径愈少则所需要的泵输出压力愈大。所以在一般应用模温控制器的压力应超过了3bar(43.5psi). B、加热能力   图4.8是典型的加热计算表,提供了就模具重所需要的加热量。图4.8的计算用法下:   

1.纵轴代表着模具的重量。   

2.横轴代表着模具升温至所需温度的热量,单位是kW/hr。   

3. 37℃-121℃的各温度斜线提供了模具重量和模温控制器的发热能力在相应温度下的关系。

例如我们可以从图查知:   

1.把 重 量 500kg 的 模 具 升 温 至 50℃ 所 需的加热能力是3.3kW/hr。   

2.把重700kg的模具升温至65℃所需的别热能力是6.5kW/hr。   

  总的来说,加热能力愈强,则所需的升温时间,便相应地减少了(加热能力双倍,升温时间减少)。图4.8提供了注塑厂商一个很有用的资料,可以马上找出任何模具的加热要求,从而获得正确模温控制器的发热能力。往往就是因为模温控制器的能力太低,引致模具不能达到佳的温度状态。欲想知道模温控制器实际表现,我们可以比较它的实际的和计算的模具升温时间。   

冷冻能力   

  模温控制器的冷冻线路的设计和组成零件对模温的精确控制致为重要。当模具或加温液的温度上升至设定值时,模温控制器必须能快速地及有效地避免温度继续上升,办法是引进另一较低温度的液体,其引进的控制由电磁阀负责。所以温度超驰的消除和稳定性取决于电磁阀的大小。   

  冷却电磁阀的孔径可用以下的公式计算:   

冷冻能力(gal/min)=kW×3.16/△t   

这里△t=模温 控 制 器所设定的生产温度和冷冻水温度之差:   

kW=模具需要排走的热量   

以下表列出了不同电磁阀孔径所能提供的容积流速:   

电磁阀孔径 容积流速   

in mm gal/min 1/min   

0.25 6.35 0.7 3.18   

0.375 9.53 1.2 5.45   

0.500 12.70 3.3 14.98   

0.750 19.65 5.4 24.52   

1.000 25.40 10.0 45.40   

1.250 31.75 13.0 59.02   

1.500 38.10 20.0 90.80   

计算了冷冻能力后便可从以上表找出相应的电磁阀,如以下的例子:   

PC杯模需要排走的热量是6.377kW   

生产的设定温度是 90℃   

冷冻水的温度是 18℃   

△T=90-18=72℃   

所以冷冻能力=6.377×316/72=0.28gal/min或1.271/min   

  从上表可知道孔径为6.35mm/0.250in的电磁阀可提供足够的容积流速,适 宜 使 用于 模 温 控制范围是±1℃的精确要求。电磁阀阀门的压力降影响着流速。上表的流速数值是基于1bar(14.5psi)的压力降。所 以 压力降愈高,冷冻水的流速愈快。电磁阀的典型的压力降是2bar(29psi)。 C、液体式模温加热控制系统   

  任何一台模温控制器的主要目的是把模具温度控制在(±2°F)的范围内。所以对于运行在模具管路间的液体的升温控制必须精确,否则模具温度控制的目的便不能达到了。   

 某些模温控制器的控制方法祗属于开/关形式,其工作原理是比较实际和设定的温度。倘若实际的温度比较设定的温度低很多,电热便全开,待实际温度达到设定值时,电热便被关上,由于开/关形式 的 控 制 产 生 了很大的实际正负温度偏差。这温度变化不单祗直接地影响着液体的温度,还间接地带给了模具很大的过度升降,不消说后定必反映在成品的质量上。     所以我们应该使用PID(比例、积分、微分)形式的加热控制系统,它可以保证模具的温度控制维持在±1℃(±2°F)的范围内。   

  选择适当的模温控制器   

  胡乱选购模温控制品可以随时带来20%利润的损失,所以我们在购置时必需详细考虑生产的需要,严格审定模温控制器各项的能力,才好作出决定。可惜人们常常忽略了这注塑技术极其重要的环节,往往在生产力和品质出了问题时才醒觉。

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