技术分享 | 急冷急热工艺的设置方法

模具表面温度越高，零件的表面质量越好，但冷却模具所需的时间将增加，从而导致周期时间增加。快速模具加热和冷却技术（急冷急热）可用于提高零件的表面质量，同时保持尽可能短的周期时间。由于模具温度不断变化，因此将使用瞬态冷却求解器来实现此分析的模拟。

理想情况下，会在注射之前将模具表面加热到高于材料的玻璃化转变温度 (Tg)，然后开始注射。模具填充完毕后立即快速进行冷却，从而在顶出前固化零件。然后，会在进行下次注射前再次将模具加热至相应温度。将模具加热到高于聚合物转变温度，可将成型压力降至最低、同时减少因剪切而引起的断链，并提高抗冲击强度和耐热性。高温还可防止形成会产生残余应力和妨碍聚合物流动的类表皮层，从而获得更好的表面质量。快速模具加热通常限定为模具的一侧，从而使零件一侧的表面平整光滑。但对于透明零件，将对模具的两侧进行加热。

快速模具加热所使用的加热系统主要分为两类：
一类为表面加热。此类别包括将绝缘层覆盖到模架上并在之后将加热层应用于绝缘层作为型腔表面所使用的技术。可以使用多种不同的设备（包括电极、红外线、电磁感应等）对加热层进行加热。使用此方法时，模具会在零件顶出后先加热到一定温度，然后再关闭。这种方法的优点是可以快速加热模具表面，从而缩短周期时间。其缺点是设备的复杂性。

另一类为体加热。此类别包括加热模具一侧或两侧所使用的技术。管道贯穿于模具中，用于既加热又冷却，或者专用于加热或专用于冷却。例如，可使用位于模具型芯侧的模具表面下的筒形电加热器来实现快速加热。

今天我们只介绍体加热的工艺设置方法。

分析急冷急热需要使用冷却的FEM瞬态分析。我们需要把模具网格建出来，如下图所示：

 

注塑成型工艺按需要进行设定。这里只介绍水路的边界条件设定。
在设定水路的边界条件前需要明确各个参数的含义。

下图为实际成型周期的循环：

在此案例中，紫色为填充+保压+冷却时间，粉红色为开模时间，蓝色为注塑前闭模时间。

过程A，为正常的模具内注塑过程。IPC时间15s，开模2s，注塑前闭模时间为15s。

过程B，为水路循环时间。在开模时间内，水路里进行辅助气体清除操作，将冷却水吹净，为通高温水蒸气做准备。注塑前闭模时间15s，为通高温水蒸气时间，将模温快速升高。在IPC时间内，前2秒为主气体清除操作，将水路中的高温水蒸气吹净，为通冷却水做准备。后13s，为通冷却水，将模温快速降下来进行产品冷却。

冷却水路的边界条件的时间设定需与注塑成型工艺参数里的时间一致。

若需调整时间，需要工艺设置与水路的边界条件设置一同进行更改。

我们按此案例在软件中进行设置，先进行工艺设置。如下图:

开模时间输入2s,注塑前闭模时间输入15s,注塑+保压+冷却时间为15s。其他参数按需要进行设置。

 

点击边界条件，选择冷却液入口/出口，选择快速加热和冷却入口。弹出下图对话框。

软件会为我默认设置一个属性。我们可以选择新建，也可以选择编辑，在默认属性上进行更改。我们点新建，如下图：

加热选择为设置高温水蒸气的参数。可以选择受时间控制或受温度控制。第一次分析我们不知道多久可以把模温升到我们想要的温度，可以选择受温度控制。等时间确定了，我们会选择按时间控制。点击指定，弹出下图对话框：

 

热控制来设置饱和蒸汽的参数。对于饱和蒸汽，时间和压力是一一对应的，下图为对照表，大家可自取：

选择自己想要的参数输入即可。

最后一个热水的设定和常规水路设定相同，不再赘述。

 

主气体清除，对应案例中的IPC时间前2s，压力输入实际压缩机的压力值，这里就使用默认0.05Mpa。

下方的水冷却，也分为受时间控制和受温度控制，用法与加热相同，不再赘述。

指定中的冷却介质控制与常规水路的设定相同 ，也不再赘述。

再下方为辅助气体清除，对应案例中开模时间，输入2s。压力输入实际压缩机的压力值，这里就使用默认0.05Mpa。

参数设定好之后，点确定。将边界条件指定在水路的入口处即可。如下图：

 

至此，急冷急热工艺的设置方法介绍完成。正常进行分析即可。