一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模

1.本发明涉及电热棒加热领域，具体涉及一种液氮冷却的高光无痕注塑模。


背景技术：

2.高光无痕注塑技术是近年来快速发展的新兴技术，在注塑行业十分盛行，利用该技术可使材料表面光亮无痕，且无需后续的环境污染严重喷涂工艺，不仅提高了产品的强度与质量，还减少了工艺流程，节省了能源与材料。
3.这样可以直接降低塑料制品的成本，也能更好的保护环境和操作人员的人身健康。
4.传统高光无痕注塑，先用蒸汽对模具进行加热，直至预定值，然后将塑胶注入模腔内，保压转入冷却后，加入冷水将模具冷却到预定值，接着排出冷却水，取出模件。
5.传统方法存在以下不足：蒸汽加热效率过低，影响生产速度。不仅如此，还会导致模具受热不均匀，在温度过低处材料不能正常熔融，而温度较高处(如通入口)材料容易熔融汽化，产品质量受到极大影响。同时，水冷速度过慢，从而导致产品成型不均匀，表面光亮程度低，且成品材料硬度、使用性能差等。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种可提高加热和冷却效率的用于高光无痕注塑模，采用电加热和液氮冷却的方法，与传统高光无痕注塑模相比，增加了电加热和液氮冷却的温度控制方法，利用电热棒根据型腔的形状排列安装在型腔周边，采用控温系统进行设定的加热，以达到骤热的效果，骤冷系统则通过从提前开设好的冷却流道快速注入液氮，液氮通过流道孔到达两部分凹模的中间层上，立刻进行冷却。
7.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
8.一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，包括定模部分、动模部分、凸模、温度传感器、时间控制阀、电热棒和液氮罐；所述定模部分中的凹模由凹模ⅰ和凹模ⅱ上下两部分组成；在凹模ⅰ和动模上加工出随形流道，用于加热模具，使其达到设定的注塑温度；所述的电热棒置于凹模ⅰ和动模的随形流道中，进行随形加热；在凹模ⅱ上加工出冷却流道，用于快速冷却塑件；所述的液氮罐与凹模ⅱ连接，通过时间控制阀控制液氮每次喷射时间；所述的温度传感器的测温热电偶分别设置在凹模和凸模表面，用于测量和反馈模具温度给控制器；在合模前及合模过程中，电热棒对模具进行加热，当温度传感器检测到模具温度达到设定温度时，电热棒停止加热；当温度传感器检测到模具温度低于设定温度时，电热棒继续加热，保证合模完成后，温度达到设定条件；注射完成后，电热棒停止加热，在保压冷却阶段，时间控制阀控制液氮喷射时间，喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模ⅱ接触的凹模ⅰ表面，对模具进行降温处理。
9.进一步的，所述的动模部分包括动模、垫块、支撑板和动模座板，所述的控制器控制动模部分合模，与此同时控制凹模ⅰ和动模的随形流道中的电热棒工作。
10.进一步的，所述的时间控制器控制电热棒的加热过程，使模具在合模完成前将模具加热到设定温度。
11.进一步的，分别设置在凹模ⅰ和动模表面的温度传感器的测温热电偶，能够将模具温度精准地达到设定温度，且模具温度场分布均匀，使胶料注射时在模具内具有良好的流动性。
12.作为优选的方案，所述的定模部分包括凹模ⅰ、凹模ⅱ和定模座板，定模部分和动模部分合模完成后，于控制器控制延时后进行注射。
13.作为优选的方案，所述的凹模ⅰ设有型腔和随形流道，所述的凹模ⅱ设有冷却流道、空腔和排气槽。
14.进一步的，降温处理过程中喷出的液氮通过冷却流道作用于与凹模ⅱ接触的凹模ⅰ表面，对模具进行降温处理。
15.进一步的，冷却流道内产生的大量气体由空腔通过排气槽向外排出，防止压力过大损坏模具。
16.进一步的，由推件装置将塑件推出，注塑完成，所述的推件装置包括推杆、推杆固定板和推板。
17.本发明的优点及积极效果是：
18.1、本发明将凹模分别由两部分组成，凹模ⅰ设有型腔和随形流道，凹模ⅱ设有冷却流道、空腔和排气槽，设计结构合理，利于模具的加热和冷却效率。
19.2、凹模ⅰ和动模的随形流道内设置电热棒进行加热，使模具在合模完成前将模具加热到设定温度，且模具加热效率高，效果好。
20.3、分别设置在凹模ⅰ和动模表面的温度传感器的测温热电偶，能够将模具温度精准地达到设定温度，且模具温度场分布均匀，胶料注射时在模具内具有良好的流动性。
21.4、凹模ⅱ中开设地冷却流道，可以将液氮喷射至与凹模ⅱ接触的凹模ⅰ的表面，使液氮不仅尽量靠近塑件，达到良好的冷却效果，而且液氮不直接喷射在塑件表面，保证塑件较高的表面质量。
22.5、凹模ⅱ的冷却流道中喷射出来的液氮，气化后产生的大量气体，由空腔通过排气槽向外排出；空腔能够防止产生的大量气体对模具产生过大的压力损坏模具，从而提高模具的使用寿命。
23.综上所述，本发明采用的电加热和液氮冷却的温度控制方法，使高光无痕注塑模具达到所需要的“骤冷骤热”的效果，使高光无痕注塑件可以很好地复制模具表面的任何形状，达到塑件表面无熔痕，高光达到镜面效果，以及产品品质，表面硬度和强度提高的目的。
附图说明
24.图1为模具结构的示意图。
25.图2为图1的左视图。
26.图3为冷却流道的结构示意图。
27.图4为凹模ⅱ的示意图。
28.图5为凹模ⅰ随形流道的结构示意图。
29.图6为凹模ⅰ的结构示意图。
30.图7为动模随形流道的结构示意图。
31.图8为动模的结构示意图。
32.图9为液氮罐、时间控制阀的结构示意图。
33.图10为电热棒分布示意图。
34.附图标记：1
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动模座板，2
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推板，3
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推杆，4
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动模，5
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凹模ⅱ，6
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定模座板，7
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凹模ⅰ，8
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电热棒，9
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复位杆，10
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推杆固定板，11
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垫块，12
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支撑板，13
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排气槽，14
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冷却流道，15
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温度传感器，16
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空腔，17
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随形流道，18
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液氮罐，19
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控制面板，20
‑
时间控制阀。
具体实施方式
35.以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
36.一种电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模，包括用于加热模具，使其达到设定的注塑温度的凹模ⅰ7和动模4；用于测量和反馈模具温度给控制器的温度传感器15；用于快速冷却塑件的凹模ⅱ7和液氮罐18部分；用于控制液氮喷射时间的时间控制阀20。
37.注塑一种高光壳体(约150*75*8mm)，pc材料，设定成型温度为250～320℃，模具预热温度为200℃。所选模具材料为s136h，模具两端隔热板由玻璃纤维材料和高耐热性的复合材料合成，电热棒总功率和功率密度为45～50kw和15～25w/cm2，电热棒8直径为8mm,随形流道17直径为10mm，从电热棒8中心到型腔表面的距离为12mm。
38.采用xs
‑
zy
‑
250注塑机，先将注塑材料pc放置在规格型号为ctc
‑
i的烘干机中，以80℃～100℃的温度烘干4～5小时，使其湿度小于0.02％。将烘干后的注塑材料加到料筒中，准备注塑。预热和合模完成后，产品注塑的充填阶段注射压力和注射时间分成三次，第一段：注射压力p1＝120mpa，充填速度(螺杆的前进速度)s1＝80％，充填时间t1＝1s；第二阶段：注射压力p2＝70mpa，充填速度(螺杆的前进速度)s2＝50％，充填时间t2＝1.5s；第三阶段：注射压力p3＝110mpa，充填速度(螺杆的前进速度)s3＝75％，充填时间t1＝3s。后充填阶段也可以分成三次，第一段：保压压力p1＝80mpa，保压时间t1＝3s；第二段：保压压力p2＝85mpa，保压时间t2＝5s；第三段：保压压力p3＝70mpa，保压时间t3＝5s。冷却时间t
c
＝40s,液氮喷射分三次进行，每次喷射时间0.5s，间隔1s。
39.实施例1
40.控制器控制动模部分合模，与此同时控制凹模ⅰ7和动模4的随形流道中的电热棒8工作，并由时间控制器控制电热棒8持续加热时间为15s，并在此后的一段时间内，时间控制器控制电热棒8间歇工作直到胶料注射完成，以保证在胶料注射前模具温度保持在成型温度。定模部分包括凹模ⅰ7、凹模ⅱ5、定模座板6，动模部分包括动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1，定模部分与动模部分合模完成后，控制器控制延时2s后可进行注射。待胶料充满型腔后，注射完毕，进行保压冷却。此时，控制器控制电热棒8停止加热，同时控制时间控制阀20工作。时间控制阀20连接凹模ⅱ5与液氮罐18，通过控制面板19上设定的阀门打开时间，液氮在阀门打开周期内喷射出去，并通过凹模ⅱ5的冷却流道14，作用于与凹模ⅱ5接触的凹模ⅰ7的表面，通过液氮冷却，大大缩短了塑件的冷却时间。空腔16内的大量气体由排气槽13向外排出。保压冷却结束后，控制器控制动模部分开模，由具有推杆3、推杆固定板10和
推板2的推件装置将塑件推出，注塑完成。
41.实施例2
42.控制器在动模部分合模前及合模过程中，控制凹模ⅰ7和动模4的随形流道17中的电热棒8工作。通过分别设置在凹模ⅰ7和动模4表面的温度传感器15的测温热电偶测量模具温度，并将测得信息反馈给控制器，当温度传感器15检测到的模具温度达到设定温度时，控制器控制电热棒8停止加热；当温度传感器15检测到的模具温度低于设定温度时，控制器控制电热棒8继续加热。定模部分包括凹模ⅰ7、凹模ⅱ5、定模座板6，动模部分包括动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1，定模部分与动模部分合模完成后，等模具温度达到设定值后，控制器控制延时2s后进行注射。待胶料充满型腔后，注射完毕，进行保压冷却。此时，控制器控制电热棒8停止加热，同时控制时间控制阀20工作。时间控制阀20连接凹模ⅱ7与液氮罐18，通过控制面板19上设定的阀门打开时间，液氮在阀门打开周期内喷射出去，并通过凹模ⅱ7的冷却流道14，作用于与凹模ⅱ5接触的凹模ⅰ7的表面，通过液氮冷却，大大缩短了塑件的冷却时间。空腔16内的大量气体由排气槽13向外排出。保压冷却结束后，控制器控制动模部分动模4、垫块11、支撑板12、动模座板1开模，由具有推杆3、推杆固定板10和推板2的推件装置将塑件推出，注塑完成。
43.综上所述，实施例1控制器通过时间控制器来控制电热棒8工作状态，实施例二通过温度传感器15检测模具温度来控制电热棒工作状态。与现有技术相比，本发明采用的电加热和液氮冷却的高光无痕注塑模加热效果更好，其避免了生硬的控制加热时间，灵活地根据模具温度决定电热棒8是否工作，确保模具温度处于所设定的成型温度范围，模具温度场分布均匀，胶料注射时在模具内具有良好的流动性；液氮冷却速度更为显著，得到的塑件表面质量好，高光效果好。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术方法范围内，可轻易想到的替换或变换方法，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。