感應(yīng)模具加熱是模具動(dòng)態(tài)溫度控制的一種變形。這就使得在極度短的時(shí)間內(nèi)讓模具的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大的溫度梯度成為可能。這樣能夠顯著的減少冷卻時(shí)間。
注射模塑感應(yīng)加熱的基本思想結(jié)合了數(shù)種優(yōu)點(diǎn)，尤其與傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)而言更是如此。例如，熱量不是通過(guò)傳導(dǎo)來(lái)進(jìn)行傳遞的，而是通過(guò)非接觸的方式精準(zhǔn)地傳遞到模具表面的指定區(qū)域的，并且其相鄰區(qū)域僅被輕微地加熱。因而短時(shí)間內(nèi)模腔壁上就能產(chǎn)生很高的溫度梯度。
感應(yīng)體的安裝位置適當(dāng)?shù)脑?，模腔表面附近的溫度也能達(dá)到所需的值。表層效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是只有少得多的熱能被傳到模具上。在流體系統(tǒng)中，熱通道沿模腔壁傳遞熱量。結(jié)果就是模具的大部分不需要加熱的地方也被加熱了。如果傳到模具中的熱量能快速散發(fā)掉的話，感應(yīng)加熱僅能稍微地延長(zhǎng)加工周期。
兩感應(yīng)體的排列
原則上講，用于注射模塑的感應(yīng)加熱有不同的方式可供選擇。在這個(gè)項(xiàng)目中，研究人員用到了兩種感應(yīng)體的排列方式：
一個(gè)外部感應(yīng)體；
感應(yīng)體集成到注射模具中。
前一個(gè)變形提供了的自由度，因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)所要考慮的因素更少了。與第二個(gè)變形不同的是，該變形不需要對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)，因?yàn)槠渑鋫淞艘粋€(gè)手柄單元來(lái)將感應(yīng)體移入到打開(kāi)的模具內(nèi)部，并將其定位到被加熱模腔表面的前面。
將感應(yīng)體集成到注射模具中是一個(gè)無(wú)比大的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)者必須進(jìn)行設(shè)計(jì)測(cè)量來(lái)確保感應(yīng)體及其必要的連接單元(電路和水路)能被集成到模具中。同時(shí)，要確保模具中相應(yīng)的區(qū)域能被選擇性地加熱，并避免其它不需要加熱的區(qū)域被加熱。
除了考察對(duì)注射模塑進(jìn)行感應(yīng)加熱的可行性并制訂出相應(yīng)的具體方案外，該項(xiàng)目組還調(diào)查了其它一些問(wèn)題，如，什么溫度測(cè)量系統(tǒng)是好的？不同的溫度控制系統(tǒng)如何影響模具的熱平衡？
試模測(cè)試
在該項(xiàng)目的起初，項(xiàng)目參與者的目標(biāo)是將感應(yīng)體集成到模具中。這就需要感應(yīng)體能長(zhǎng)期、可靠地工作，同時(shí)能以可能簡(jiǎn)單的方式插入到模具中。在接下來(lái)的工作中，一個(gè)實(shí)驗(yàn)用模具被設(shè)計(jì)和加工出來(lái)，以期在集成有必要輔助設(shè)備的注射模塑機(jī)上獲得在真實(shí)注射模塑加工中的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)關(guān)注溫度的測(cè)量比初想象的還要重要。依據(jù)是使用集成的還是外部的感應(yīng)器來(lái)對(duì)模具進(jìn)行加熱，研究人員對(duì)不同的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)。由于在這種情況下模具溫度的控制比標(biāo)準(zhǔn)注射模塑的更為重要，因此在試模中引入了不同的溫度控制系統(tǒng)，并且研究了它們對(duì)模具熱平衡、周期時(shí)間和部件質(zhì)量的影響。
在由長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的試驗(yàn)?zāi)＞咚玫降臏囟惹€中(圖1所示)，紅色曲線表面感應(yīng)熱開(kāi)始產(chǎn)生。峰代表感應(yīng)加熱期間溫度的上升。從80℃的開(kāi)始溫度來(lái)看，溫度上升了大約12℃。溫度的波動(dòng)可由在感應(yīng)加熱期間其它方式熱量的傳入來(lái)進(jìn)行解釋，其由與模具相連的一個(gè)低功率的溫度控制系統(tǒng)所產(chǎn)生。這就意味著在可用的時(shí)間范圍內(nèi)不能將傳導(dǎo)進(jìn)的熱量從模具中去除。這種短暫的熱波動(dòng)大約15分鐘后就消失了(圖1中淺褐色曲線所示)。值得注意的是圖中的曲線并不代表模腔壁的溫度變化。由熱穩(wěn)定狀態(tài)下測(cè)定的結(jié)果來(lái)看，在加熱2秒時(shí)，模具表面的溫度達(dá)到大小為150℃的值。
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