0 грн.
Оформить заказ
При изготовлении ассортимента методом литья под давлением качество продукции зависит от того, насколько точно выдерживается термический баланс формовочного инструмента. Речь идет о нагреве пресс-форм и охлаждении этих рабочих поверхностей. Разберем, что при технологии применяются сегодня и как они влияют на производительность производства.
Расплавленный материал попадает в полость формы с температурой 200-300°C (иногда и выше). Если стены оснастки недостаточно прогреты, материал застывает слишком быстро. На выходе получаем неравномерное наполнение, появление раковин, внутренних напряжений в структуре изделия. В то же время чрезмерный нагрев прессформ снижает их прочность и вызывает преждевременный износ.
Противоположная ситуация возникает на этапе отверждения изделия. Здесь требуется эффективное охлаждение прессформ, позволяющее сократить продолжительность производственного цикла и повысить производительность. Процесс термического снижения занимает ориентировочно половину всего времени формирования, поэтому его оптимизация очень важна в экономическом плане.
Правильно организованное охлаждение:
Запрещается допускать чрезмерное охлаждение при запрессовке – температура не должна опускаться ниже +20°C, поскольку это формирует температурные напряжения во вкладышах.
Современные производства предъявляют конкретные требования к оборудованию, обеспечивающему температурный режим форм:
Именно эти 5 требований нужно учитывать при применении прессформ на любом профильном производстве.
Специфика термического повышения в прессформах зависит от типа нагревательного элемента.
Электрические нагреватели
Наибольшее применение в промышленности приобрели электрические терморегуляторы для прессформ благодаря их надежности, простоте конструкции и доступности. Принцип их работы основан на выделении тепла при прохождении электрического тока через проводник с высоким сопротивлением.
Размещение нагревателей в толще формы – важный конструктивный момент. Оптимальное расстояние от нагревательного элемента до формовочной поверхности составляет 30-50 миллиметров.
Питание электронагревателей осуществляется от низкочастотного трансформатора, что обеспечивает гальваническую развязку от сети и позволяет регулировать напряжение для точного поддержания мощности.
Патронные нагреватели для формовочного инструмента
Патронные нагреватели имеют цилиндрическую форму для монтажа отверстия в теле формы. Их главное преимущество – ; компактность и высокая удельная мощность. Один патронный элемент диаметром 10-12 мм может отдавать до 500 Вт тепла.
Такие нагреватели состоят из металлической оболочки, внутри которой расположен резистивный элемент в диэлектрическом наполнителе (оксид магния высокой плотности). Подобное устройство формирует отличную теплопередачу и надежную электрическую изоляцию. Оболочка из нержавеющей стали или термопрочных сплавов устойчива к коррозии.
Патронные нагревательные элементы идеально подходят для цилиндрических отверстий и могут устанавливаться как в матрицу, так и в пуансон. Равномерность теплового поля достигается размещением цилиндрических элементов группами, распределяя их по всему объему формы.
Количество и мощность патронных нагревателей определяется на основе теплотехнических расчетов, учитывающих массу формы, площадь поверхности теплоотдачи, тепловые потери, необходимую рабочую температуру и скорость прогрева.
Плоские нагревательные элементы
Для обогрева съемных прессформ выбирают нагревательные плиты со встроенными изделиями. В них есть каналы для расположения патронных или спиральных элементов, что обеспечивает равномерное распределение тепла по всей площади контакта.
Нагревательные плиты крепятся к плитам пресса с помощью теплозащитных прокладок из асбеста, керамических материалов или современных аэрогелевых композитов. Такой подход минимизирует передачу тепла корпусу печати и уменьшает энергетические потери. В стационарных прессформах плиты обогрева присоединяются к нижней части матрицы и верхней части пуансона.
Энергоэффективные нагреватели для оборудования также выполняются в виде гибких/жестких пластин, которые могут повторять сложную конфигурацию поверхности формы. Это позволяет обеспечить нагрев в труднодоступных местах, где установка патронных элементов затруднена.
Хомутные нагревательные системы
Хомутовые нагреватели для прессформ нашли широкое применение благодаря своей универсальности и простоте монтажа. Эти устройства представляют собой ленточные элементы, охватывающие сопла, втулки, направляющие, литниковые каналы.
Основное преимущество заключается в равномерном распределении тепла по кругу, что предотвращает возникновение температурных градиентов. Хомутовые нагреватели легко заменяются без полной разборки формы, что уменьшает время простоя оборудования при техобслуживании. Мощность таких элементов подбирается индивидуально в зависимости от диаметра детали и требуемой интенсивности нагрева.
Современные модели оснащаются встроенными термопарами для контроля температуры, что позволяет подключать их непосредственно к системе автоматической регулировки. Это обеспечивает точную выдержку заданных параметров без участия оператора.
Индукционные системы подогрева
Переменное магнитное поле катушки создает вихревые токи в металле формы, что способствует быстрому разогреву непосредственно в толще материала. Это требуется при работе в режиме частых остановок и пусков оборудования, а также при налаживании нового технологического процесса.
Индукционный нагрев позволяет создавать зональное распределение температур. А если произвести тандем индукционного нагрева с водяным охлаждением, то удастся создать автоматическую регулировку температуры с высокой точностью.
Инфракрасные излучатели
Используют бесконтактный нагрев предпочтительно для предварительного прогрева крупногабаритных форм или как вспомогательный элемент в сложных системах терморегуляции. ИК-излучатели особенно эффективны при работе с композитными материалами и для подогрева наружных поверхностей форм перед началом производственного цикла. Способны создать стабильный температурный режим литья, однако проигрывают другим методам в малой энергоэффективности.
Если нагрев необходим для подготовки формы к работе и поддержания ее температуры в процессе, то охлаждение прессформ оказывает непосредственное влияние на производительность. Это сокращает производственный цикл и позволяет повышать объемы производства.
Оборудование использует электронные терморегуляторы для прессформ с точностью замеров до ±1°C. Их монтируют во вкладыше формы на определенную глубину.
Термопары для контроля температуры изготавливаются из различных материалов в зависимости от диапазона измерений:
Правильная установка термопары критически важна для точного контроля температуры прессформ.
Для съемных прессформ применяются автоматизированные регулировочные устройства, которые через штуцеры и шланги управляют подачей охлаждающей или нагретой жидкости.
Современные терморегуляторы для прессформ используют ПИД-алгоритм, который обеспечивает плавную корректировку без колебаний и переналадки.
Многозонные системы подогрева и охлаждения форм управляются многоканальными контроллерами, что позволяет поддерживать неодинаковую температуру в разных частях формы. Это критически важно для изделий сложной геометрии, где толщина стенки изменяется или используются материалы с разной теплопроводностью.
Энергоэффективные нагреватели для оборудования проектируются с учетом минимизации тепловых потерь и максимальной полезной отдачи.
Использование керамических матов, стеклоткани, аэрогелевых материалов позволяет снизить мощность нагревателей на 20-30% без потери качества прогрева. Изоляция особенно эффективна для горячеканальных систем.
Импульсный режим работы нагревателей дает значительную экономию энергии. Это возможно благодаря точному контролю температуры прессформ и быстродействующим регуляторам.
Нагретая охлаждающая жидкость может использоваться для подогрева помещений, технологической воды или других нужд предприятия.
Комплексный подход предполагает разработку термической системы на этапе проектирования формы, а не как «доработку» готовой конструкции Это позволяет оптимально разместить нагреватели и охлаждающие каналы, обеспечить доступность для обслуживания, предусмотреть резервирование критических элементов.
При выборе между различными типами нагревателей учитывают доступную поверхность для установки: для цилиндрических отверстий оптимальны патронные нагреватели, для ровных участков – соответственно плоские элементы, для цилиндрических наружных поверхностей –; хомутовые нагреватели для прессформ.
Компания-производитель «Интмакс» предлагает полный спектр нагревательного оборудования и комплектующих для систем термоконтроля прессформ. Специалисты компании производят индивидуальные расчеты, подбирают оптимальную конфигурацию оборудования и оказывают техническую поддержку на всех этапах эксплуатации.