在注塑行業中,注塑模冷卻系統設計的好壞是模具設計成功與否的一個關鍵因素,它直接影響塑料制品的質量和生產效率。
在注塑成型過程中,衡量模具冷卻系統設計好壞的標準有兩個:一是是制品冷卻時間最短;二是使制品的各個部位均勻冷卻。影響冷卻系統的因素很多,除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑料頂出溫度外,還涉及到塑料與模具之間的非穩態熱循環交互作用。同時,在Moldflow分析中應注重以下關鍵點。
1. 塑料比熱/ 熱傳導
2. 模具材料熱性能
3. 水路系統的設計
4. 冷卻介質與溫度

為克服溫升過高,生產高品質的產品,冷卻過程必須形成良好的從塑膠到模具鋼材,從模具鋼材到冷卻水路媒介之間良好的溫度梯度和熱轉移。在模具的熱傳遞中存在重要的兩個傳熱學因素:熱傳導,從融膠到模具金屬的熱傳導;熱對流,從模具金屬到冷卻水路介質之間的熱對流。兩因素均可用英熱單位或焦耳熱計算(1BTU=1.06KJ,1 BTU 定為在 1 大氣壓下把 1 英磅 (0.454 公斤) 的水提高溫度 1 °F (0.556 °C) 所需的熱量)
A 模具冷卻的熱傳導計算—傅里葉熱傳導計算方程H = KAT(t2-t1)/L其中:
K =金屬材料熱傳導系數
A =與融膠接觸的型芯/型腔面積
T = 每一射的成型周期
t2 = 融膠溫度
t1 =冷卻介質溫度
L =模具表面到冷卻管路邊緣距離
B.模具冷卻的熱對流計算—牛頓冷卻定律熱對流計算方程-牛頓冷卻定律:
Newton's law of cooling:溫度高于周圍環境的物體向周圍媒質傳遞熱量逐漸冷卻時所遵循的規律。當物體表面與周圍存在溫度差時,單位時間從單位面積散失的熱量與溫度差成正比,比例系數稱為熱傳遞系數。是傳熱學的基本定律之一,用于計算對流熱量的多少。牛頓冷卻定律熱對流計算方程:H = ms(t2-t1)T,其中:
m =冷卻介質質量(直徑截面面積 A ×冷卻介質流速 V × 冷卻持續時間Ts × 密度)
s = 冷卻介質比熱值
t2-t1 =模具水路進出口溫差
T =冷卻介質循環一周所需要的時間
模溫增加,冷卻時間增加,不同材料,冷卻時間不一樣
對于可作以下應用,水塔或城市用水Typically 20°C to 25°C 隨季節而變化加熱劑或循環劑,水> 30°C < 70o C,油 > 80°C冷卻劑Water down to 10°C,Glycol down to 5°C。應注意水路的污垢,礦物質沉淀物的導熱率可能只有模具材料的2%.1 mm厚的礦石相當于50mm厚的模具鋼材熱阻.
對于介質的流動速率決定功效,影響模壁和水路之間的熱傳導,必須足夠高以達到紊流狀態,2倍流速需要8倍的水泵功率。可得用雷諾數來定義,雷諾數是衡量紊亂程度的指標,當大于 2,300 時才會出現紊流現象,4000為界限。雷諾數超過 10,000,才達到足夠的紊流狀態.




有效的冷卻應跟從,塑料比熱/ 熱傳導,模具材料熱性能的影響,水路系統的設計,冷卻介質與溫度去切入,從而達到更好的產品的成型周期與產品質量。