——冷卻問題很常見。解決它們成本不高，但忽視它們卻會(huì)損耗利潤和生產(chǎn)效率。我們要了解如何持續(xù)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)。
注塑成型需要將塑料熔化，將熔融塑料注入模具，然后冷卻已進(jìn)入模腔的塑料。冷卻對于部件質(zhì)量的保證和注塑周期的優(yōu)化至關(guān)重要——這兩
者都會(huì)影響成本。為了最小化成本，注塑加工廠的目標(biāo)是盡可能達(dá)到最快的周期。然而，持續(xù)生產(chǎn)"合格"部件對于盈利至關(guān)重要。快速周期是
每個(gè)人的目標(biāo)，但不能以犧牲質(zhì)量為代價(jià)。你不能銷售有缺陷的部件，至少不能長久如此。有缺陷的部件或許能出廠，但如果它們被退回，成
本會(huì)更高，侵蝕利潤空間并增加生產(chǎn)成本。
一些注塑加工廠將模具溫度運(yùn)行得盡可能低，以獲得最短的周期時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)最低成本。表面上，這聽起來可能不錯(cuò)，但還有更多需要考慮。
比如，一些注塑加工廠也發(fā)現(xiàn)，較高的模具溫度可以在相同的周期時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出更好的部件。不管怎樣，乍一看，更快的周期意味著更低的成本。
然而，注塑成型中涉及方方面面，有許多因素會(huì)影響質(zhì)量、功能和成本。在本文中，我們將重點(diǎn)討論如何優(yōu)化冷卻，以持續(xù)生產(chǎn)出完全相同的
部件。
與在注塑機(jī)上開發(fā)成型工藝的復(fù)雜性相比，冷卻模具可能看起來相對簡單。不幸的是，有許多細(xì)節(jié)需要確定。標(biāo)準(zhǔn)做法通常僅僅是接上水管，
打開模溫控制器，檢查是否有泄漏，然后就假設(shè)冷卻已經(jīng)優(yōu)化了。僅僅因?yàn)闆]有泄漏并且它不像開發(fā)注塑工藝那樣復(fù)雜，并不意味著冷卻不
重要。我們敢打賭，由于一些常見的冷卻問題，您正在損失相當(dāng)大一部分的利潤空間。解決這些問題成本并不高，所以請花些時(shí)間來優(yōu)化您注
塑周期中耗時(shí)最長的部分——冷卻。
模具中的冷卻選項(xiàng)
考慮一個(gè)生產(chǎn)兩個(gè)相同部件的簡單模具。有四條水路：每個(gè)部件/型腔兩條。每個(gè)型腔有一條1/8英寸和一條1/4英寸的水路。請注意，1/8英寸
的水路限制性更強(qiáng)。理想情況下，所有水路的長度和內(nèi)徑都應(yīng)相等，但部件幾何形狀和模具結(jié)構(gòu)方面的考慮常常會(huì)推翻理想的水路位置或尺寸。
首先，我們來處理水管的連接問題，確認(rèn)有兩種可能性：并聯(lián)或串聯(lián)（圖1和圖3）。同時(shí)，圖2描繪了一種使用流量調(diào)節(jié)的版本。這不是我們推
薦的版本，但使通過每條水路的加侖/分鐘數(shù)一致對于生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的部件是至關(guān)重要的。
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請注意，在圖1中，由于存在較小和較大的水路尺寸，無法實(shí)現(xiàn)均勻冷卻。較大水路因?yàn)槭艿降南拗菩《@得大部分水流。較小的1/8英寸水
路在并聯(lián)連接時(shí)流量會(huì)較小。此外，較小直徑的管內(nèi)流體可能不能形成湍流，由于更多的水是通過1/4英寸的水路。或者，您可以使用如圖2
所示的流量調(diào)節(jié)器，或者使用兩個(gè)獨(dú)立的模溫控制器。這兩種方案都會(huì)增加成本和維護(hù)，尤其是流量調(diào)節(jié)器。它們會(huì)定期堵塞是出了名的，
而且調(diào)整和清潔它們非常耗時(shí)。此外，操作員連接八條水路需要更長時(shí)間，并且多個(gè)連接也增加了管路連接錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。
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在圖3中，采用了串聯(lián)連接，只需連接兩條管路，安裝更快，但現(xiàn)在較小的水路和較長的流動(dòng)路徑增加了限制。那么，并聯(lián)和串聯(lián)連接哪個(gè)更
好呢？這取決于水溫控制器及其能夠產(chǎn)生的水壓——這是很少有注塑商關(guān)注的兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。您知道您車間里有什么樣的設(shè)備以及它能提供多大
壓力嗎？
在我們討論水溫控制器所能達(dá)到的壓力范圍之前，我們需要確保每個(gè)人都理解雷諾數(shù)。這個(gè)計(jì)算告訴我們是否獲得了用于優(yōu)化冷卻的湍流水流。
確定它可能很麻煩，但對于以最短周期時(shí)間生產(chǎn)一致的部件至關(guān)重要。您需要達(dá)到雷諾數(shù)所定義的"湍流"。這背后可能關(guān)乎巨額資金。您必須
知道加侖/分鐘數(shù)和進(jìn)/出水溫才能優(yōu)化冷卻（請記住，冷卻占您周期時(shí)間的95%）。每個(gè)模具的每條冷卻水路上都必須有一個(gè)加侖/分鐘或升/分
鐘的流量計(jì)。知道了加侖/分鐘或升/分鐘數(shù)以及水路尺寸（內(nèi)徑），您就可以計(jì)算雷諾數(shù)。同樣建議檢查進(jìn)水和出水溫度，您可以使用紅外測
溫槍（圓圈型，非點(diǎn)型）輕松完成，以確保適當(dāng)?shù)睦鋮s。
選擇溫控器
在選擇溫度控制單元時(shí)，我們傾向于關(guān)注設(shè)備的額定最高溫度和水泵將提供的加侖/分鐘數(shù)。然而，許多人忽略了冷卻水路可能很長和/或受限，
因此您需要壓力來提高通過模具的加侖/分鐘數(shù)。
它是容積泵還是離心泵？因?yàn)閮烧哂泻艽蟮膮^(qū)別。容積泵是最好的，但在我們行業(yè)中很少見。離心泵是有問題的，因?yàn)榧?xì)小/受限的水路會(huì)顯著
降低加侖/分鐘數(shù)，從而減少冷卻效果，除非它能產(chǎn)生推動(dòng)水流通過細(xì)小水路所需的壓力。您需要能夠推動(dòng)——力推——冷卻劑流過受限水路的
溫控單元（溫控器）。理想情況下，您應(yīng)具有適當(dāng)?shù)募觼?分鐘數(shù)，以獲得高于3500的高雷諾數(shù)，這表示湍流，從而意味著良好的冷卻。
密切關(guān)注每條水路的溫差ΔT（即進(jìn)水溫度與出水溫度之差）是確保工藝穩(wěn)定、可靠的另一種方法。該溫差ΔT不應(yīng)大于約2°C（約3°F）。使用合
適的紅外測溫槍很容易確定這一點(diǎn)。同時(shí)請記住，紅外無法測量未上漆的金屬，因此請測量水管/橡膠的溫度，或者在金屬上貼一些電工膠帶。
加侖/分鐘數(shù)是由泵制造商在泵口無限制的情況下標(biāo)定的。在水到達(dá)模具之前，溫控器必須克服各種障礙。想想水必須流經(jīng)多少管道、閥門、軟
管、歧管和接頭，以及總距離。溫控器必須推動(dòng)水流通過流道（比如，噴泉式飲水口），其直徑、長度和距離都是相關(guān)的影響因素。
所有這些都會(huì)限制冷卻劑流量，導(dǎo)致冷卻劑加侖/分鐘數(shù)減少。此外，其他潛在問題可能包括鐵銹、水垢和其他污染物。僅僅擁有一個(gè)高加侖/
分鐘額定值的溫控器并不能保證良好的雷諾數(shù)。再次強(qiáng)調(diào)，雷諾數(shù)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了您是否擁有湍流。雷諾數(shù)大于3500為湍流，小于該
值則為層流。您必須有足夠的壓力來推動(dòng)冷卻劑通過所有這些限制。有可能存在一個(gè)額定加侖/分鐘數(shù)較小的溫控器，但其水泵的psi值高得多
——有時(shí)是較大水泵psi值的三倍（在較低壓力下具有較高的加侖/分鐘額定值）。我們都希望能夠最大限度地利用水泵的泵力。要知道，使用能
夠產(chǎn)生更高水壓以獲得關(guān)鍵流量的水泵，您將獲得更高的加侖/分鐘數(shù)和更好的雷諾數(shù)。
溫控器很容易被忽視，但對您的工藝和利潤卻至關(guān)重要。您接好管線，設(shè)定溫度，可能設(shè)定高低公差，或許偶爾抓一下水管感覺內(nèi)部是否有
流動(dòng)。但除此之外，在非報(bào)警情況下，您是否關(guān)注過溫控器？檢查并關(guān)注溫度設(shè)定點(diǎn)，但同樣重要的是，您必須確保以加侖/分鐘為單位的流
量。問問自己："流過模具的每條水路的流量是多少？我每條水路都有良好的雷諾數(shù)嗎？"
在生產(chǎn)過程中監(jiān)控并記錄溫度和流量數(shù)據(jù)，以確保所有生產(chǎn)運(yùn)行的條件一致。這將有助于以強(qiáng)勁的生產(chǎn)速率持續(xù)提供合格的部件。
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關(guān)于作者：John Bozzelli 是密歇根州米德蘭市 Injection Molding Solutions（科學(xué)注塑）公司的創(chuàng)始人，該公司為注塑商提供培訓(xùn)和咨詢服務(wù)，
包括液態(tài)注塑成型和其他專業(yè)領(lǐng)域。電子郵件：john@scientificmolding.com 或訪問 scientificmolding.com。
Brian Pruitt 是 Regloplas 公司塑料部門的全國銷售經(jīng)理。Brian 專注于并通過更好的溫度控制和技術(shù)來推動(dòng)工藝改進(jìn)。他 30 多年前從注塑機(jī)操
作員做起，為幫助客戶實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)，帶來了傳統(tǒng)與技術(shù)創(chuàng)新型解決方案的結(jié)合。聯(lián)系方式：828-674-5292；brianpruitt@regloplasusa.com。
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