[發明專利]基于相變蓄能材料的溫度控制方法

有效

• 申請號: 201110397539.1
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN102490330A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 楊衛民;王小華;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C45/78
• 分類號: B29C45/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種加工設備的溫度控制方法，尤其是指精密成型制品加工裝置的溫度控制方法，采用相變材料的蓄能原理。

背景技術

航空航天、消費電子、生物醫學等高尖端領域的興起對高分子材料等制品的精密性提出了更高的要求。要求塑料制品既具有精細的尺寸結構特征又具有高強度；既要求力學性能優異又易于成型加工等。例如其中注射成型工藝方法作為最主要的高分子材料制品成型手段，其在高尖端技術領域具有廣闊的應用前景和發展潛力。精密注射成型機早在20世紀80年代已經研制成功，歷經幾十年的發展，注射成型設備經過無數次的更新換代，成型模具卻大同小異。溫度，尤其是模具溫度作為影響高分子材料等制品成型質量的主要因素，其穩定控制始終是制約整個行業發展的瓶頸。注射成型工藝屬于間歇式生產，幾百度高溫的塑料熔體不斷從注射機噴嘴進入模具型腔，隨著生產時間的增加，在熱傳遞的作用下模具溫度逐漸升高，從而影響了成型工藝的穩定性，最終導致成型缺陷產生影響制品質量。

傳統的模具溫度控制是采用循環冷卻水的方法，模具內部開設冷卻水通道，在泵的作用下冷卻水流經模具冷卻水道并不斷循環，從而實現模具溫度的控制，然而這種方法隨著生產時間的增加循環冷卻水的溫度也在不斷升高，消除模具溫升的效果越來越差，更換冷卻水可以解決上述問題，卻增加了冷卻水的用量，同時也增加了成型周期。因此，開發低成本、高效率的溫度控制方法既是精密塑料制品成型質量的保證，也是實現精密制品低成本大批量生產的有效途徑。

專利ZL02124412.X公開了一種模具溫度控制系統。該系統在冷卻模具時，冷卻水按照冷卻機、輔助箱、循環泵、膨脹高壓管、模具內部流體通路再返回冷水機這樣順序連接的路徑循環。該發明可以有效地防止從模具流入的水受到背壓的作用并實現管道內氣泡的分離，但其結構復雜，冷卻水定期更換的問題無法解決。

專利ZL?200710005691.4公開了一種模具溫度控制裝置及其控制方法。該裝置通過溫度判斷線路判斷注射機的模具溫度與設定溫度的關系，三通閥控制線路用于驅動三通閥的動作，三通閥不斷切換實現模具溫度的穩定控制，冰水閥控制線路是控制模具冷卻的主回路。該發明可以實現模具溫度的自動控制，控制精確度高，自動化程度高，但是冰水升溫的問題仍然無法解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于相變蓄能材料的溫度控制方法，相變蓄能材料的溫度控制基于相變調溫機理，通過蓄能介質的相態變化實現對熱能儲存和釋放，當環境溫度低于一定值時，相變材料由液態凝結為固態，釋放熱量；當環境溫度高于一定值時，相變材料由固態熔化為液態，吸收熱量，相變材料固態與液態相混時即使增加或帶走一定的熱量，其溫度不會變化，因而能實現溫度的穩定控制。利用基于蓄能材料的溫度控制方法能夠實現模具溫度的穩定控制，消除模具溫度不穩定所導致的制品成型質量缺陷，降低精密注射成型的廢品率。該方法具有原理簡單，易于實現，技術成熟等特點。

為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案：一種基于蓄能材料的溫度控制方法，根據所需的控制溫度選擇相變蓄能材料，使相變蓄能材料的相變溫度為裝備的控制溫度，制品加工過程中，在蓄能材料通道內通入所選的處于固液混合狀態的相變儲能材料，控溫區域靠近相變蓄能材料通道，利用相變蓄能材料的蓄能特性來提供恒溫的控溫介質。以塑料制品生產用注塑機為例，所述注塑機主要由相變蓄能材料、冷卻水、成型模具、循環系統與塑化注射裝置組成，成型模具依次由定模部分、動模部分、安裝固定板、頂出推板、頂針、導柱、型腔板、循環冷卻水通道、相變蓄能材料通道組成；頂出推板與頂針固定連接，可以水平方向移動，完成制品的頂出動作；型腔板安裝于動模部分，型腔板后端布置相變蓄能材料通道，根據加工物料所需的控制溫度選擇相變蓄能材料，使相變蓄能材料的相變溫度為加工物料的控制溫度，在制品加工過程中，使蓄能材料通道內的相變儲能材料處于固液混合狀態，型腔內注入的塑料熔體在此恒溫下冷卻，至可以取出時開模取出，在蓄能材料通道附近或內部布置冷卻水通道，相變蓄能材料通道實現制品的冷卻定型，冷卻水通道用于控制相變蓄能材料的相變狀態，不干擾型腔溫度；動模部分通過安裝固定板安裝于注射機合模系統動模板上，并通過導柱導向與定模部分配合使用；型腔板內開設制品型腔，用于成型最終制品。

本發明基于相變蓄能材料的溫度控制方法，對于微型制件的成型，由于成型模具散熱面積相對較大，不需要設置循環冷卻水通道，只需設置相變蓄能材料通道即可保證型腔溫度保持在相變溫度，型腔熔體散熱和模具周圍的空氣對流使相變蓄能材料保持在相變溫度下。