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罗百辉,金模网(gmold.info)CEO、深圳市金模整合营销顾问有限公司董事长、模力时代会议展览(深圳)有限公司总经理、美国格理专家团资深投资顾问、国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务副会长兼秘书长、深圳市模具技术学会专家委员、深圳市管理咨询行业协会会员、华通咨询公司特聘培训专家、《国际模具机械产业》杂志社长,多家工业媒体专家顾问/编委、价值中国最具影响力百强专家、中国谋士联盟实战派谋士,国内“段位式”新概念管理创导者,清华大学盛景商学院MBA,制造业资深职业经理人。

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塑料模具的高效淬火和经济型冷却  

2011-03-06 16:05:12|  分类: 国际制造产业研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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新的注塑技术对模具淬火提出更高要求。然而,这不仅仅是指成型部件的质量。现在,能源消耗也已成为加工商关注的焦点。德国基尔斯珀市的gwk W.rme K.ltetechnik mbH公司推出的一种创新型淬火系统,它在靠近模腔的地方结合了冷却和加热功能。高性能的陶瓷加热元件集成于模具镶件之内,因此可实现高能效的动态模腔淬火。这样可以满足制造商对效率的需求,同时产出表面优质的模塑产品。例如,gwk可生产出不含焊接线的高表面光洁度的模注产品,适用于汽车、消费品以及电信设备领域。采用这种技术生产的用于光学领域的厚壁模塑产品的效率也比以前更高。

速度比可变模温淬火快十倍

淬火设备的加热单元刚好位于模具之内;gwk在模腔表面下安置了一个陶瓷电阻加热单元,并与模腔旁的冷却通道一起通过快速和高能效方式切换温度。注塑机发送的信号可在较短时间内使表面加热至高温,这使得模具完全满注,模腔壁可再次投入生产。系统在加注后立即切换为冷却,因此整个周期较短,不过在温度高居不下的情况下周期会拉长。根据gwk提供的信息,这种技术可根据工艺需要改变温度,速度是传统变温淬火的十倍,同时消耗的能源仅为通常要求的十分之一。


gwk提供了一种称为“integrat evolution(整体革新)”的淬火装置供加工商使用。为使模具的淬火通道靠近模腔,gwk采用了经过验证的“integrat 4D(4D集成)”法。这种“integrat direct(直接集成)”装置可以在冷却期间有效地在线控制各个冷却通道的水流。新型的“integrat process control(整体工艺控制)”单元可连结并控制加热和冷却元件。通过与KraussMaffei共同研发的Varan接口,它可以实时将工艺参数传输到注塑机的在线控制单元。


纳米结构表面和背面模注金属板

最近举办的德国国际塑料加工展览会(Fakuma)上展示了一种综合集成工艺的示例,它是对纳米结构表面注塑开展的一个研究项目。KraussMaffei Technologies GmbH公司的一台800 kN的注塑机可在双模腔模具(合作伙伴:Gebr.Krallmann GmbH和gwk)内产生抗反射涂层方格。为了显示纳米结构效应,Fraunhofer制造工程和自动化协会对模腔进行了涂覆。

这种“integrat evolution(集成革新)”多回路系统负责控制加热和冷却。有几种淬火回路可控制各部分模具主体的基本温度。用一块电子模块控制周期内的陶瓷加热元件,在后续的冷却阶段用另一块模块来控制冷却系统。冷却系统配有比例阀,可进行一定容量的冷却。所有的控制模块位于一个支架的横轴上。

展览会中另一个产品也展示了用于动态模具淬火的陶瓷加热元件。在一台配有垂直锁模单元(制造商:Arburg GmbH + Co. KG)的注塑机上,gwk联合Swiss Institut fur Werkstofftechnic und Kunststoffverarbeitung (IWK)和Georg Kaufmann Formenbau AG展示了背面模注金属板。由于采用这种技术,作为粘接元件的金属板在注入材料之前被高性能加热所激活。这样可以在金属和塑料之间产生应力低、稳定性高的均匀的连接。该项目的合作伙伴称,与传统冷却方法相比,该方法的冷却时间降低了40%。在该生产单元中,所有控制模块位于一个支架的竖轴上。
 
在背面模注金属板时,作为粘接元件的金属板在注射前被高性能加热激活
(图片提供:IWK)

冷却单元的互连节能模块

能源成本的提高大大增加了加工商的压力,因此越来越多的加工商要求提供每单位重量的塑料材料可能消耗的电力。只有各生产单元互连,并根据加工商在实际生产环境中的要求来量身定制具有节能作用的集成模块时,才能满足该条件。因此,冷却将朝着在冷水生成中节省更多操作成本以及在加热工艺中循环利用更多废热的趋势发展。

在提供必要的温度和水量的同时尽可能节约能源,这意味在节省能源方面需要互连淬火和冷却单元并置于生产过程中。通过水处理对系统中的工艺温度及这些设备元件中接触水的材料进行调节,可得到更可靠的效率。使用中央水处理单元可防止淬火通道中可能产生的降低热传递的沉淀物,并带来较短周期及较低能耗。来自液压冷却单元的废水会通过地板加热和热交换器重新用于加热。因此,整个系统具有较高的能源效率。


被称为密封冷却装置的gwk冷却设备可利用昼夜以及季节之间的温度差以低成本、高效率的方式生成用于生产设备中的冷水。与传统的系统相比,这种复杂的节能形式可控制制冷剂的流动和电机速度,因此提高了效率。据说采用这种方式运营成本最多可降低75%。

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