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注塑模(mó)具冷卻能力對塑料產品注塑節拍(pāi)有著至關重要的作用,隨著生產節拍的加快,就必須提高模具的冷卻效率,降低零件頂出溫度。正常注塑模具影響冷卻效(xiào)率的3個工藝參數(shù)是:水路溫度,水(shuǐ)路壓力,水路直徑尺寸,由於(yú)前兩個因素可以作(zuò)為工藝條件來進行設定(dìng),容易調整,但是水路直徑必須在開模確定,必(bì)須通過實驗設計選取合理的值。
均勻(yún)分散性使試驗點均衡地分布在試驗範圍內,其原則是通過回歸方程來分析及預測,並在預測後用(yòng)實驗來驗證,從而找到真正的最優條件(jiàn)。基於以上優點所以選用均(jun1)勻設計來進行(háng)冷卻效果的實驗設計。
選取一套PP門板本(běn)體模具,針對(duì)3因素4水平進(jìn)行設計均勻試(shì)驗,通過MoldFlow分析計算各方案零件75度頂出時的冷(lěng)卻時間。
使用DPS軟件進行3因素4水(shuǐ)平的均勻設計實驗方案,選取(qǔ)實驗數量為(wéi)8個,方案如表1所示。
PP材料選用Basell787,通過MoldFlow計算,其(qí)結果如表2;使用(yòng)軟件中的均勻設計回歸分析可以針對上述(shù)實驗得到因素顯著水平如表3。
由於p<0.001,則結果(guǒ)是很高的顯著。表明在這個模具中冷卻效率和水(shuǐ)溫及管徑有關,而和水壓關係不大。其(qí)回歸公式(1)方程所示。
其中v、ρ、η分(fèn)別為流體(tǐ)的流速、密(mì)度與黏性係數,D為管徑。臨界雷諾數與(yǔ)流場(chǎng)的參考尺寸有密切關係。一般(bān)管道(dào)流雷(léi)諾(nuò)數Re<2100為層流狀態,re>4000為湍流狀態(tài),Re=2100~4000為過渡狀態。水流達到紊流狀態後(hòu)就會(huì)有很好的冷卻效果。以N1因子為例模流分析結果,可以看到雷諾數為:9530,已經遠(yuǎn)超4000的標準點。
為了驗(yàn)證在10s冷卻時間下,當水流達到紊流狀態後再提高水壓對,對製品冷卻幫助不大,模具試製時特地將一台冷水機增加(jiā)變頻泵;冷水機的(de)初始壓力為2bar變頻可調範圍為2bar。為了精確測量零(líng)件(jiàn)表麵溫度,在製品頂後,立刻使用紅外相機測量(liàng)溫度,5個區域的溫度(見圖2)。在17℃,22℃,27℃三個水溫下,選取2bar,3bar,4bar3種水壓在相同注塑工藝下,進行零件注塑;溫度測量數據(圖3)。
從數據中可以看到不同水溫下零件頂出溫度有區別,但是水壓(yā)的影響很小(xiǎo);故證明當水壓大(dà)於2bar後,水流已經(jīng)進入紊(wěn)流狀態,在水路管徑確定,不同溫(wēn)度下,即使提高水壓(yā),也不會(huì)顯著提高模具(jù)的冷卻效率。
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