BMC成型模具加热装置-电加热
作为热固性的BMC模塑材料,其压制、压铸和注射成型模具的加热是必备的条件之一,因此模具必须设有加热装置。由于 BMC模塑料有不同的类型、不同的组成和不同的成型工艺,BMC制品的形态和壁厚等也有所不同,因此其所需要的模温也有所不同。模具设计时还需要进行加热功率的计算。
6.5.1 电加热
电加热是模具加热中常采用的方式。采用电加热具有设备简单、紧凑、便于安装、使用和维修,温度也易于调节并实现自动调控,投资较小等优点。缺点是升温缓慢,不能在模具中轮换地加热和冷却。电加热又可分为电阻丝和工频加热等类型,工频加热装置因其构造比较庞杂,体积大,故很少采用。
(1)电热元件 一般多使用电热棒、电热圈(环)和电热板,如图6-37和图6-38所示。应根据模具所需加热功率来选用标准电热棒的规格和数量。并确定连接方式(并联或串联)。电热圈则需根据模具尺寸和功率的大小来进行设计制造。


①电热棒 其结构一般是将一定功率的电阻丝密封在金属管内,作成标准的加热元件。在电阻丝与金属管内填充以石英砂或氧化镁等耐热材料,在管内的两端垫有云母片或石棉垫片,在电阻丝出口处用瓷塞塞住,电阻丝两端头通过瓷塞上的两个小孔引出,如图6-37所示。这样组成的电加热元件俗称电热棒,根据模具所需加热功率来选用电热棒的型号和数量,确定连接方式(并联成申联),并以此确定加热板上的孔径及数量。[-page-]
采用电加热棒插人加热板中的加热方法时,由于电热丝是与外界空气隔绝的,因此其不易氧化,使用寿命长,电热棒烧坏后也便于更换,同时在使用中也比较安全。
在设计电加热板中的插孔时,应考虑塑件的顶出位置,同时要求尽量对称、等距、靠边,需要时应将顶杆的布置与电热棒插孔的位置作一些适当的调整。
②电热套(圈)或电热片 此法是在模具型腔的外围套上电热套(圈),或装上几块(2-4块)的电热片,以补充模具上加热量的不足。当在小型模具内部安装电热棒有困难时,也可采用此种电加热形式。电热套应与模具外形相吻合,常见的有矩形和圆形两种。如图6-38 (a)所示的矩形电热套,是由四块电热片构成,用导线和螺钉连成一体如图6-38 (b)所示的圆形电热套也是通过螺钉将其夹紧在模具上,它可以制成整体式和两半式,前者加热效率好,后者则制造及安装方便。如果模具外围有侧面型芯,不便于安装电热套时,可采用电热片,并用螺钉将其紧固在模具上。电热套和电热片都是用云母片绕上扁电阻丝,再装夹于特制的金属外壳里,井用云母片绝缘而制成的。这种形式的电加热方法,由于电热套有一面是与大气相接触,因而热量损失大,电功率耗费多。
(2)电热装置的要求 模具电加热的基本要求是:合理分布电热元件,使模具型腔表面的温度均匀一致,且不会随时间的改变而发生明显的波动。因此,电热元件的计算功率必须符合加热所需的功率。要达到模具加热均匀,保证符合成型温度条件,在设计电热装置时,必须综合考虑以下各点:采取加热模具保温措施,以减少热量损失;正确合理地布置电热元
件,加热板的和边缘部位,分别采用不同功率的电热元件;对于大型模具的加热板,可考虑安装两个调温器,以调节加热板和边缘部位的温度。
(3)模具加热功率的计算 要准确地计算所需要的电加热功率,必须作模具的热平衡计算。BMC模塑料成型所消耗的热量包括:升温所需的热量、模具侧表面向周围空气散失的热量、模具模板与成型机模板连接处所传走的热量(当然,在此处一般都应设有隔热装置)、开模过程中分型面散失的热量以及模具在清理过程中用压缩空气清扫时所带走的热量等。可分别算出以上各项热量,再通过热平衡方程式即可计算出每小时所需的热量,进而算出模具 所需的电加热功率。
上述各项计算是比较复杂的,实际上各项计算的结果也是近似的。通常的办法是根据模具的体积或质量进行经验计算或用查图表等来估算模具的加热功率。
模具加热功率的确定要适当。因为加热功率过大,虽然模具升温快,但亦可能造成模温波动或局部过热;加热功率过低则会使可进行投料和开机的时间延迟,影响到生产效率。
下列经验计算公式可用来计算模具的加热功率。
①电加热模具或模具流道板所需总功率

②电加热模具所需总加热功率的检验式
P≥0.24(t(m)-t0) (6-12)
式中 P――所需总加热功率,W。
③电加热模具所需总加热功率的经验式
P=mq (6-13)
式中 q――将模具加热到所需温度时,单位模具质量所需的功率,W/kg。其值可从表6-4中选取口
④所需电热棒根数
n=P/Pe (6-14)
式中 Pe――每根电热棒的额定功率,W。
电热棒的额定功率及其名义尺寸,可按模具结构尺寸及模具加热所需总功率,由表6-5选取。
在选择电热棒时应注意电热棒的尺寸(直径和长度)应与加热板的尺寸或模具安装加热元件的空间相符合,有时需经过反复计算才能使加热元件的功率、根数和尺寸都符合要求。
如表中或电加热器厂的产品规格中找不到适合模具安装的电热棒,则需自行设计制造电热棒,可按以下步骤确定电阻丝直径和长度。
通过每根电热棒或每根电阻丝的电流为
方程式 1
式中 I――每组电热丝或电热棒的电流,A;
V――每组电热元件所用电源电压,V,可用低压30-60V或可直接用220V,
每组电热丝(电热棒)的电阻
方程式
式中 R――电阻,(图1)。








































