BMC成型模具加熱裝置-電加熱

    作為熱固性的BMC模塑材料,其壓制、壓鑄和注射成型模具的加熱是必備的條件之一,因此模具必須設有加熱裝置。由于 BMC模塑料有不同的類型、不同的組成和不同的成型工藝,BMC制品的形態和壁厚等也有所不同,因此其所需要的模溫也有所不同。模具設計時還需要進行加熱功率的計算。
6.5.1  電加熱
    電加熱是模具加熱中常采用的方式。采用電加熱具有設備簡單、緊湊、便于安裝、使用和維修,溫度也易于調節并實現自動調控,投資較小等優點。缺點是升溫緩慢,不能在模具中輪換地加熱和冷卻。電加熱又可分為電阻絲和工頻加熱等類型,工頻加熱裝置因其構造比較龐雜,體積大,故很少采用。
    (1)電熱元件  一般多使用電熱棒、電熱圈(環)和電熱板,如圖6-37和圖6-38所示。應根據模具所需加熱功率來選用標準電熱棒的規格和數量。并確定連接方式(并聯或串聯)。電熱圈則需根據模具尺寸和功率的大小來進行設計制造。


     ①電熱棒  其結構一般是將一定功率的電阻絲密封在金屬管內,作成標準的加熱元件。在電阻絲與金屬管內填充以石英砂或氧化鎂等耐熱材料,在管內的兩端墊有云母片或石棉墊片,在電阻絲出口處用瓷塞塞住,電阻絲兩端頭通過瓷塞上的兩個小孔引出,如圖6-37所示。這樣組成的電加熱元件俗稱電熱棒,根據模具所需加熱功率來選用電熱棒的型號和數量,確定連接方式(并聯成申聯),并以此確定加熱板上的孔徑及數量。[-page-] 
    采用電加熱棒插人加熱板中的加熱方法時,由于電熱絲是與外界空氣隔絕的,因此其不易氧化,使用壽命長,電熱棒燒壞后也便于更換,同時在使用中也比較安全。
    在設計電加熱板中的插孔時,應考慮塑件的頂出位置,同時要求盡量對稱、等距、靠邊,需要時應將頂桿的布置與電熱棒插孔的位置作一些適當的調整。
    ②電熱套(圈)或電熱片   此法是在模具型腔的外圍套上電熱套(圈),或裝上幾塊(2-4塊)的電熱片,以補充模具上加熱量的不足。當在小型模具內部安裝電熱棒有困難時,也可采用此種電加熱形式。電熱套應與模具外形相吻合,常見的有矩形和圓形兩種。如圖6-38 (a)所示的矩形電熱套,是由四塊電熱片構成,用導線和螺釘連成一體如圖6-38 (b)所示的圓形電熱套也是通過螺釘將其夾緊在模具上,它可以制成整體式和兩半式,前者加熱效率好,后者則制造及安裝方便。如果模具外圍有側面型芯,不便于安裝電熱套時,可采用電熱片,并用螺釘將其緊固在模具上。電熱套和電熱片都是用云母片繞上扁電阻絲,再裝夾于特制的金屬外殼里,井用云母片絕緣而制成的。這種形式的電加熱方法,由于電熱套有一面是與大氣相接觸,因而熱量損失大,電功率耗費多。 
    (2)電熱裝置的要求  模具電加熱的基本要求是:合理分布電熱元件,使模具型腔表面的溫度均勻一致,且不會隨時間的改變而發生明顯的波動。因此,電熱元件的計算功率必須符合加熱所需的功率。要達到模具加熱均勻,保證符合成型溫度條件,在設計電熱裝置時,必須綜合考慮以下各點:采取加熱模具保溫措施,以減少熱量損失;正確合理地布置電熱元
件,加熱板的和邊緣部位,分別采用不同功率的電熱元件;對于大型模具的加熱板,可考慮安裝兩個調溫器,以調節加熱板和邊緣部位的溫度。
    (3)模具加熱功率的計算  要準確地計算所需要的電加熱功率,必須作模具的熱平衡計算。BMC模塑料成型所消耗的熱量包括:升溫所需的熱量、模具側表面向周圍空氣散失的熱量、模具模板與成型機模板連接處所傳走的熱量(當然,在此處一般都應設有隔熱裝置)、開模過程中分型面散失的熱量以及模具在清理過程中用壓縮空氣清掃時所帶走的熱量等??煞謩e算出以上各項熱量,再通過熱平衡方程式即可計算出每小時所需的熱量,進而算出模具  所需的電加熱功率。
    上述各項計算是比較復雜的,實際上各項計算的結果也是近似的。通常的辦法是根據模具的體積或質量進行經驗計算或用查圖表等來估算模具的加熱功率。
      模具加熱功率的確定要適當。因為加熱功率過大,雖然模具升溫快,但亦可能造成模溫波動或局部過熱;加熱功率過低則會使可進行投料和開機的時間延遲,影響到生產效率。
    下列經驗計算公式可用來計算模具的加熱功率。
    ①電加熱模具或模具流道板所需總功率 
         

    ②電加熱模具所需總加熱功率的檢驗式
                           P≥0.24(t(m)-t0)          (6-12)
式中 P――所需總加熱功率,W。
    ③電加熱模具所需總加熱功率的經驗式
                                        P=mq           (6-13)
式中 q――將模具加熱到所需溫度時,單位模具質量所需的功率,W/kg。其值可從表6-4中選取口

    ④所需電熱棒根數
                        n=P/Pe                     (6-14)
式中 Pe――每根電熱棒的額定功率,W。
     電熱棒的額定功率及其名義尺寸,可按模具結構尺寸及模具加熱所需總功率,由表6-5選取。
    在選擇電熱棒時應注意電熱棒的尺寸(直徑和長度)應與加熱板的尺寸或模具安裝加熱元件的空間相符合,有時需經過反復計算才能使加熱元件的功率、根數和尺寸都符合要求。
    如表中或電加熱器廠的產品規格中找不到適合模具安裝的電熱棒,則需自行設計制造電熱棒,可按以下步驟確定電阻絲直徑和長度。
    通過每根電熱棒或每根電阻絲的電流為
    方程式 1

式中  I――每組電熱絲或電熱棒的電流,A;
      V――每組電熱元件所用電源電壓,V,可用低壓30-60V或可直接用220V,
    每組電熱絲(電熱棒)的電阻
    方程式 式中   R――電阻,(圖1)。