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ESU毅速丨如何有效解决注塑模具中模温不均等常见问题?

2020.05.15

01模温均衡对注塑产品有何影响?

在我们每期的应用案例中,都会提到一个关键词,“模温均衡”。那么模温均衡模具、注塑产品,到底存在哪些好处?模具3D打印随形水路如何最有效的实现模温均衡?我们本期将重点解析。

 

什么是模温均衡?模温主要是指在成型周期内模腔表面的温度,而模温均衡指在模具设计及成形工程的条件设定上重要的不仅是维持适当的温度,还要能让其均匀的分布。

 

不均匀的模温分布直接影响注塑产品的质地均匀性和尺寸精度。如果水路分布不当,必然会导致模温不均,使产品各部分收缩不一致,从而形成内应力,可能使产品的机械性能达不到要求,同时还易产生曲翘,表面光洁度不规则,脱模不顺或产生塑性变形等等,尤其对壁厚不均形状复杂的产品应给与高度重视。

 

 

02哪种效果是你所想要的?


而均衡的模具温度会给我们注塑产品的质量带来巨幅提升,从而形成质变。


提高生产产品的强度和耐热性。防止产品开裂易碎;

减少内应力残留、分子配向及变形;

减少PP料常见震纹或者说波浪纹;

提高模温能使注塑产品表面光泽好,让颜色均匀性更好;

减少充填时的流动阻抗,降低压力损失;

使成形品外观较具光泽及良好,降低结合线明显程度。


以上是我们模具制造时经常会遇到的情况,也是我们费尽心思想得到的效果。

 

因此找出原因,才能得到方法。

 

除了成型塑件材料性能影响,注射压力、冷却时间、熔体温度等因素控制不当都会产生注塑件缺陷,随着注塑成型工艺的发展,塑料制品结构也越来越复杂,壁厚差异越来越大,水路分布不均乃至部分缺失,成为模温不均衡的“罪魁祸首”。

 

模具中壁厚对水路影响

a:壁厚均匀时水路布置                                 b:壁厚不均时水路布置

 

 

 

03直击痛点,提速增质!

 

 以ESU某客户产品为例:

 

用旋钮3D模型图示意图

图1:医用旋钮3D模型图示意图

 

如图1所示:产品为医用旋钮,一般用于医疗注塑瓶口或其它部位零件。

 

得到客户需求:

☆  缩短冷却周期,均衡模温,提高产品质量。

 

客户痛点:

1、尺寸细小:长宽仅约1~2CM。

2、结构特殊:中间存在较厚的深筋条,且产品左右侧有深孔位。

3、壁厚差异明显。

 

因此:产品结构及外形尺寸决定了传统制模中水路设计存在很大的困难。在这之前客户的水路方案如下:

 

 

传统水路3D模型图

图2:传统水路3D模型图

 

我们看到:传统制模方式水路无法靠近产品,只能通过镶件的方式,在模具上下部位设计水路,通过传导效应将模具进行散热冷却。因此方案缺陷有三:

 

模具镶件中间部位无水路,温度高,底部具备水路温度低,导致温差极大,易导致我们所说的模温不均衡。

水路离胶位处太远,冷却效率低下,生产周期漫长。

 壁厚严重不均,厚壁处水路应适当加密或靠近水路,而传统制模方式无法达到要求,导致冷却速度不均匀,产品内应力增加。


 

因此,针对水路设计问题,传统制模方式行不通。所以客户要求通过我们采用3D打印技术解决难题。

 

3D打印通过“自上而下”,逐层递增的制造方法,脱离传统制造的束缚。经过对产品结构的分析,我们得到水路方案设计如下:

 毅速3D打印随形水路方案

图3:3D打印随形水路方案

 

我们可以很清晰的看到,新方案中同样通过镶件的方式设计水路,但不同的是产品深筋条两边及深孔胶位处都延伸出水路且扩大了镶件中水路的覆盖面积,从而使得整个模具镶件温度均匀。

而到底效果如何,是否能够快速降低温差,均衡模温,我们可以通过模流分析结果进行对比。

 


模流分析结果对比

 

模具温度(℃)

 

普通方案模流分析结果

普通方案模流分析结果

 

 

毅速随形水路方案模流分析结果对比

随形水路方案模流分析结果对比

 

 

通过模流分析数据显示,我们对普通方案和随形水路两种方案的数据进行统计,如下表所示:

 

项目

最高模温℃

最低模温℃

温差℃

普通方案

48.48

27.51

20.9

随形水路方案

27.51

25.08

2.4

下降比例



温差下降89%

通过数据表,我们可以很清晰的看到毅速3D打印随形水路方案的巨大优势:模具镶件温差同比下降89%,可以说基本达到温度均衡的状态,从而改善注塑产品质量。

 

在打印材料上客户选择了毅速自主研发的ESU-EM191模具3D打印专用金属粉末,ESU-EM191金属粉末除了保障其高强度、硬度外还具备防锈耐腐蚀的特性,保障了打印强度,使用寿命外还契合了医疗用品安全无污染的特性。


因此模温状态对注塑制品的质量和产量的影响是非常巨大的,每个模具人在模具制造中都会面对这个问题,显而易见科技的发展带给我们的不仅是高端技术的拔尖,作为工业之母的模具所面临的的各类困境也正在逐渐迎刃而解。

毅速
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