注塑成型工艺中并行工作的温度控制

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注塑成型工艺中并行工作的温度控制
7 W3 s+ K, R# m3 P9 ^6 ~. h- E注塑成型工艺需要满足对表面质量和成型精度越来越高的要求。要求工件无张力、无变形，具有高的成型精度和无缝表面。主要由汽车制造业和消费品行业促进了注塑成型工艺的创新，如车头灯外壳或平板电视等产品要求其表面非常整洁。除了表面质量和成型精度，注塑成型工艺的效率也非常重要。注塑工艺过程中工件的冷却时间占据了70% 的生产时间，加速冷却过程可提高生产效率。
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1 n: C% R, W# G' g这三项要求：无缝表面、较短的注塑成型周期和高的成型精度，需要采用特殊的精密的注塑模具冷却技术，其中之一就是变温温度控制技术，这一技术近年来得到广泛应用。

变温温度控制技术
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变温温度控制：即模具温度不是恒定不变的，而是在注塑过程中根据规定的温度曲线来进行控制。注塑时模具的温度比注塑材料的玻璃化 温度高10-30°C。注射完成后，将模温迅速降至脱模温温度。采用该技术，可生产出无流痕、无变形、具有非常光滑表面的塑胶工件。有多种技术可用于变温温度控制：
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快速模具加热方式有
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· 感应加热
; l7 e+ R  [4 d0 n' [9 m: p4 e· 红外线加热
· 电加热
+ J8 y3 e- q9 M; S( c+ K· 热水加热
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所有这些技术都采用冷媒快速将模具冷却到脱模温度。

* S4 n4 {2 E' V7 s( c" }为缩短的回圈时间，采用高性能陶瓷发热元件或蒸气加热的基于CPH技术[1]的加热方法被证明是最有效的方法

实现这个动态过程要求控温通道靠近模型的轮廓，以保证快速加热和冷却。另外还必须考虑到由于不同的壁厚，工件内部不同区域对热的传导有所不同。流经模具的冷却通道越多、越靠近腔室，则冷却过程可控制和调节的精度也越高。作为先决条件，每个冷却通道都需要各自进行温度控制。
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$ l" h% Y) Q# p/ J对采用热水和冷水进行温度控制的注塑模具有一种新的由6个阀组成的模组化的阀组（见照片），该阀组集成了一个热水和一个冷水温度控制单元，可以方便的用于注塑模具变温控制的热循环系统，一个气动先导控制模组控制6个气动阀根据注塑回圈周期进行冷热切换。这种方案的优点是非常紧凑，同时作为选项可将温度控制模组整合在其中。

! M# ?% x. Q( ^9 |模块化的8611 eCONTROL通用控制器与Buerkert配套仪表

近腔室温度控制
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0 K9 A8 ?, B8 q6 o* g变温温度控制与短回圈时间的要求是有些相矛盾的，该矛盾可通过新的模具技术（如：“分段温度控制” [2]或 Lasercusing[3]）来解决。采用这些技术，冷却通道可以非常靠近模具腔室，这样可以在模具内实现三维结构的通道，从而获得理想的冷却通道配置。
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注塑成型工艺中，精确的温度控制是必须的，其控制物件是模具腔室内壁的平均温度。温度控制可以在靠近腔室的模具内进行，也可通过测量回流管中冷媒的温度来进行。模具壁温可重复达到正确的温控点的最重要的衡量标准冷却液流量，采用非常紧凑的可集成在定制系统内的叶轮感测器进行流量测量，并将即时流量测量值传输到控制器，控制器控制各个通道的冷媒流量，并通过创新的比例控制阀技术迅速修正出现的偏差，这种根据需要进行的温度控制极大地改善了表面质量并极大地缩短了回圈时间。
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创新的阀门技术
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新研发的比例电磁阀使得多回路并行工作的流量控制回路得以实现，这种新的比例电磁阀的优点在于采用特殊形状的弹簧使电磁铁芯无摩擦运行从而防止粘滑效应，因而具有极佳的性能：高回应灵敏度（最终值的0.1%）、最小的逆向误差和极好的控制性能。新型比例电磁阀的量程比为1:100，因而即使微小的流量偏差也能通过极精确的阀门修正动作来进行控制。

! n! ~. z3 S9 n3 ]涡轮流量传感器，底板安装或单独安装，最高工作温度160˚C

$ V0 A; `0 l, D: L$ Z$ Z3 q带微型定位器的过程控制阀口径4mm – 15mm

用以衡量工件的冷却过程的决定性的参数是回水温度和水流量，这有助于以绝对可靠和精确的方法控制工件和模具的冷却。Bürkert 公司的工程师 Egon Hüfner 博士说：“必须测量每个冷却通道的回水流量，每个通道都必须有一个阀门和一个感测器。” 为了能测量的冷却过程吸收的热量，进出口的温度也需要测量。 最先进的流量感测器检测流量变化的回应时间为在100 – 300 毫秒，调节阀能在 0.3 – 0.5 秒内完成流量调节。涡轮流量感测器的外型尺寸小、回应时间极快，因而尤其适用，对通称直径大于等于6毫米的管道也可用电磁流量计。

执行机构设计

应根据流量大小和冷却液的污染程度来选择阀门。Hüfner博士说：“对于大流量和脏污的液体，推荐采用直动式阀。对于最高温度为200℃的液体，可选择气动开关阀或调节阀。” 如果根据吸收的热量来控制阀门的打开时间，则在注塑成型过程中的冷却阶段可以采用开关温度控制方式。

对于小流量和非常干净的冷却液，比如说，有一个中央水处理单元，且水温在120℃ 以下，伺服辅助电磁阀是理想的选择。虽然这种阀有一个小的先导孔，但阀的额定通径可达20 mm。新一代的Bürkert开关阀设法取消了膜片上的先导孔，因此对被污染的冷却液也不敏感。
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4 {0 _) c6 b7 B- X( I根据工件的不同，多通道温度控制包含了或多或少的冷却回路，直动式或伺服辅助式的比例电磁阀具有明显的优势，其开度可快速调整到0-100% 区间内的任意位置。这种动态调节阀技术使得流量控制可以根据预编程的、为工件定制的流量曲线来进行。
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9 }" a# D9 \  @7 C0 x2 |对于高温、高压、大流量的工况气动阀是理想的选择，其最小口径为4mm。
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为了控制阀门开度，辅助电子控制装置是必须的。比例电磁阀的开度由脉宽调制（PWM）信号控制，一般的程序控制阀的开度则由定位器来控制，定位器内集成了阀位元控制系统，可以将过程阀的阀位元控制到一个特定的开度。

分散式温度控制
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通常的流量控制系统包括流量感测器（涡轮式或超声波式）、比例阀和带串级温度控制功能并可与各种阀门配套的流量控制器。该流量控制器在系统中起着决定性的作用，它必须能够处理各种感测器信号：如温度、压力或流量等，并且还必须能够处理气动和电子控制系统。Bürkert 的新型通用控制器 eCONTROL 具备所有这些功能，其最重要的特性有：
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- 温度调节
- 压力控制
+ G6 _% ^( D$ u0 H+ R- 流量控制
- P! X' R$ C1 x- 可控制开关式电磁阀、比例电磁阀、程序控制阀和电动调节阀
' J1 y2 ]; n: y( ^' K$ B- 输入为标准的感测器信号（4-20 mA标准信号、频率、PT100）
" A4 v- L4 d0 c. T  K: h8 f# j- 用4-20 mA信号与中央控制单元通讯，以提供设定值和过程值反馈
8 o% }& m& |, J- 根据所选的应用（流量、温度或压力控制）设置方便，
- 贮存了大多数 Bürkert 阀门和感测器的参数
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eCONTROL 还可提供面板式，其安装开孔尺寸为 1/16 DIN ，可以安装在现有的控制柜内。

# X- j1 F6 E5 B$ ~& R9 C多通道冷郤模块：包括流量传感器、温度传感器和比例电磁阀

比例电磁阀：通径0.05mm – 20mm

! O0 C% f5 K/ U% G0 c, x阀组可工作在3种状态：空闲(V2和V5打开)，加热(V1，V3和V5打开)或冷却(V2，V4和V6打开)

包含6只阀的可变温度控制模块

分散式控制尤其具有以下优点：
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5 v& {4 g/ e. M· 感测器、阀和调节控制器完美结合
! `0 P" F! S. o; ]  i! n! W· 整机控制系统可专注其任务
· 便于设备翻新改造。只需采取简单的优化措施即可极大地缩短冷却周期，并且极大地优化工件的质量。