自适应电动温度调节系统的注射成型模具-中文#中英文翻译#外文翻译匹配

材料加工技术杂志 187 188（ 2007） 690 693 自适应电动温度调节系统 注射成型的模具 Nardin, B. a, B. Zagar a, came, came, A. Glojek a, D. Kri, AJ BZ TECOS、工具和模具开发中心的斯洛文尼亚 ,Kidri eva Cesta, 3000 Sloveniac Celje b教员的电气工程 ,斯洛文尼亚卢布尔雅娜 摘要 在模具的开发和生产过程中有一基本问题就是 是否 能够对注塑模具的温度条件进行控制 。精确的研究在模具热力学过 程表明 ,换热 是可以操纵热量 的手段。这样的系统升级传统冷却系统在模具或可以是一个独立的应用程序内部热操作。 在本文中，作者将目前的研究项目的结果，这是在三个阶段，其结果是在A686 2006 专利实施专利。测试阶段，原型阶段和产业化阶段将出现。该项目的主要结果是总的和快速在周期时间和整体 影响 重点变形的塑料产品质量在线的模具温度调节控制。 提出了应用程序可以提供一个里程碑，模具温度和产品质量控制的注射成型过程中的 领域 。 2006 Elsevier B.V.保留所有权利。 关键词 ：注射成型；模具冷却热电模块； 数值模拟； 1.介绍，定义 的 问题 开发技术的冷却模具通过热电的 (TEM)意味着推导的工业实践和存在的问题 ,即在设计、工具制造和开发工具。目前的冷却技术有技术的局限性。其局限性的位置及提前预测与有限元分析 (FEA)仿真包但不是完全可以避免的。结果一个多元化国家的最先进的分析显示 ,所有现有的冷却系统不提供可控的传热能力足以符合要求的工艺窗口当前聚合物加工技术。 聚合物加工是当今有限 (在任期缩短生产周期时间内 ,降低成本 )只与热容操作功能。其他生产优化功能已经驱动机械和聚合物加工的局限性 3。 1.1 热过程中 注塑塑 料加工 塑料的处理是基于传热塑胶材料和模腔之间。在计算传热应该考虑两个主要事实 :首先是所有能源使用基于热力学定律的第一定律节能 1,第二是速度的传热。在传热分析的基本任务是随时间和温度计算其分布在研究系统。最后取决于速度之间的热传导的系统和环境和速度的传热系统内部。基于传热可以作为热传导、对流和辐射 1。 1.2 冷却时间 完成注射模塑过程周期由模 具闭合阶段 ,注入融化成腔 ,包装压力相位补偿收缩效应、冷却阶段 ,开模阶段和部分排出期。在大多数情况下 ,最长时间的上述所有阶段是冷却时间。 冷却时间在注射模塑 过程被 定义为时间需要冷却塑料零件到弹射温度 1。 图 1 模具温度变化在一个周期的 2 一个冷却过程的主要目的是降低额外冷却时间，在理论上是不必要的；在实践中，它延伸从 45 到 67%的整个周期时间的 1,4。 从文学与实验 1,4,它可以看到 ,模具温度影响极大 ,因此脱模时间冷却时间 (成本 )。 注射成型过程是一个循环过 程 ,模具温度变化见图 1,温度变化从平均价值通过整体周期时间。 2.塑料注射模具冷却技术 因为它已经描述 ,已经有几 种不同的技术 ,让用户来冷却模具 5。最传统的方法是用钻井技术 ,即生产模具的洞。通过这些孔 (coolinglines),冷却介质流动 ,消除生成和积累的热量从模具 1,2。它也是非常方便的在不同的材料建造 ,不同的热导率 ,目的是提高控制模具温度条件。这样的方法是所谓的被动方法对模具温度控制。 这个具有挑战性的任务是使一个活跃的系统 ,它可以改变热条件 ,对于所需的方面 ,比如产品质量或周期时间。一个这样的方法是集成热电气模块 (TEM),它可以改变热条件期望的性质 ,对于模具。用这样的方法 ,一个可以控制传热与时 间和空间变量 ,什么手段 ,温度可以调节整个注塑周期 ,独立于位置的模具。热控制是通过控制单元 ,输入变量是收到的人工输入或输入从注塑仿真。与输出值 ,控制单元模块行为监控 TEM。 2.1 热电模块 (TEM) 为需要的热操作 ,TEM模块集成到模具。热量与电之间的交互变量对于换热是基于珀尔帖效应。珀尔帖效应的现象是众所周知的 ,但它是直到现在从未用于注塑应用程序。 TEM模块 (见图 2)是一个设备由妥善安排双 P和 N型半导体 ,放置两个陶瓷板之间形成热与冷热电冷却器网站。权力的传热可以容易控制通过的大小和极性的电流提供。 图 2 TEM 框图 2.2 申请模具冷却 应用程序的主要想法是插入 到墙壁的 TEM 模块模腔作为主要传热单元。 这些基本的装配中可以看到 图 3。二次传热是通过常规流体冷却系统实现 ,允许热流入与流出从模腔热力学系统。 图 3 TEM 冷却组件结构 设备呈现在图。 3包括热电模块 (一个 ),使主要传热从或温度可控表面模具腔(B)。 二次传热是通过冷却通道启用 (C),提供恒温条件在模具。热电模块 (一 )操作作为热泵和这样操纵与热派生或者从模具由流体冷却系统 (C)。系统二次加热与冷却通道操作作为热交换器。减少热容的可控区域保温 (D)是安装在模腔 (F)和模具结构板 (E)。 图 4 温度的检测与调节结构 整个应用程序包括 TEM模块 ,一个温度传感器和电子装置控制系统的完整。该系统被描述在图 4和包括一个输入单元 (输入界面 )和一个供应单位 (单位为电子和电力电 子供应 h桥单元 )。 输入和供应单位与温度传感器回路信息附在一个控制单元 ,作为执行单元试图强加预定义的温带 /时间 /位置关系。使用珀尔帖效应 ,单位可以用于加热或冷却的目的。 二级除热是通过流体冷却媒体实现视为换热器 ,如图 4。这单位是根据目前的冷却技术和作为一个水槽或源的热。这允许完全控制过程从温度、时间和位置通过整个周期。此外 ,它允许不同的温度 /时间 /位置概要文件在周期也为起点和终点的过程。描述技术可用于各种工业和研究目的 ,精确的温度 /时间 /位置控制是必需的。 本文所提出的系统在无花果。 3和 4的比较分析 ,从理论以及实践的观点。分析了理论方面通过有限元模拟 ,而实用的开发和实现的原型到实际应用测试。 3.有限元分析模具冷却 当前的发展对注塑模具设计包括几个阶段 3。其中还设计和优化一个冷却系统。这是现在由模拟使用定制的有限元软件包 (模塑仿真分析 4),可以预测冷却系统功能 ,特别是其影响塑料。 与这种模拟 ,模具设计师收集信息在产品流变学和变形由于收缩作为魔法作为生产时间周期信息。 这个热信息通常是准确的 ,但仍然可以不可靠的情况下的流变材料信息不足。高质量的输入为热调节 TEM,需要得到一个图片关于温度分布在周期 时间和整个模具表面和整个模具厚度。因此 ,不同的过程模拟是必要的。 图 5 在有限元环境原型截面 3.1物理模型 ,有限 元分析 实现有限元分析为开发项目做是由于作者长期经历这样的包 4和可能性来执行不同的测试在虚拟环境。整个冷却系统设计了原型在有限元环境 (见图 5)通过温度分布在每个部分的原型和联系人之间的冷却系统进行了探讨。为模拟物理特性在一个样机 ,仿真模型构建了利用 COMSOL软件多重物理量。结果是一个有限元模型与真实的原型 (见图 7),通过它可以比较和评估结果。 探讨了有限元模型在术语 的 传热物理考虑两个热源 :水换热器与流体物理和热电模块与传热物理 (只有传导和对流辐射进行分析 ,忽略了由于低相对温度 ,因此低影响温度 )。 有限元分析的边界条件设定 目标达到相同的工作条件 ,在实际测试。周围的空气和水换热器被设定在稳定的温度 20C。 图 6 根据有限元分析的温度分布 有限元分析的结果中可以看到图 6,即通过模拟温度分布区域图 5所示。图 6表示稳态分析 ,非常准确的原型测试相比。为了模拟时域响应进行了瞬态仿真也 ,显示非常积极的结果对于未来的工作。才能够实现一个温差 200C在很 短的时间(5 s),可能会导致一些问题在 TEM结构。这些问题就都解决了几个解决方案 ,比如足够的安装 ,选择合适的材料和应用智能化电子透射监管。 3.2实验室测试 因为它已经描述 ,原型制作和测试 (见图 7)。结果显示 ,设置的假设被证实。用 TEM模块 ,可以控制温度分布的不同部分的模具在整个周期的时间。与实验室测试 ,这是证明了的 ,可以是实际的热操纵监管与 TEM模块。测试是在实验室 ,模拟真实的工业环境 ,注塑成型机克劳斯 Maffei公里 60 C、温度传感器、红外摄像机和原型 TEM模块。反应温度在 1.8 s多样形式 + 5 80C,代表一个广阔的区域内的热量控制在注塑周期。 图 7 在实际环境中的原型 4.结论 利用热电模块与它直接连接输入和输出之间的关系是一个里程碑冷却应用程序。它的引入对注塑模具与它的问题和问题处理的冷却结构精密 ,高质量的塑料部分代表了很高的期望。 作者是假设使用珀尔帖效应可用于温度控制在模具注塑。的方法有基于仿真的工作和真正的生产实验室设备证明 ,假设被证实。仿真结果显示 ,一个广泛的领域可能的应用 TEM 模块在注塑过程。 与功能的温度曲线提到跨周期时间 ,注射模塑 过程可以完全控制。工业的问题 ,如均匀冷却问题类表面及其后果的塑料件外观可以解决。填充墙的问题可以解决薄长与过热的一些表面在注射时间。此外 ,这样的应用程序控制流变特性的塑料材料可以获得。用适当的热调节 TEM 是可能甚至控制熔体流动的模具 ,在充填阶段的模腔。这是做了适当的温度分布的模具 (更高的温度对薄壁零件的产品 )。 应用 TEM模块 ,可以显著减少周期时间在注塑过程。时间的限制可能减少在于框架的 10 - 25%的额外的冷却时间 ,在 1.2节描述。 应用 TEM模块可以积极控 制产品的翘曲和调节量的产品翘曲的方式来达到所需 的产品公差。 提出了 TEM 模块冷却应用 注射模塑过程是一个优先的选择注意的专利 ,属于TECOS 举行。 参考文献 1 I. Cati , Izmjena topline u kalupima za injekcijsko preanje plastomera,sDrutvo plasti ara i gumaraca, Zagreb, 1985.sc 2 I. Cati , F. Johannaber, Injekcijsko preanje polimera i ostalih ma teriala,s Drutvo za plastiku i gumu, Biblioteka polimerstvo, Zagreb, 2004.s 3 B. Nardin, K. Kuzman, Z. Kampu, Injection moulding simulation results as an input to the injection moulding process, in: AFDM 2002: The Second International Conference on Advanced Forming and Die Manufacturing Technology, Pusan, Korea, 2002. 4 TECOS, Slov