理论教育 其他主动加热技术:探析和应用

其他主动加热技术:探析和应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:热电加热是一种基于帕尔帖效应的加热技术。实验研究结果显示,利用这种基于热电加热的注塑成型系统,模具型腔温度由5℃升高至80℃仅需1.8s。另外,通过向树脂材料中添加具有高介电损耗的炭黑材料,从而实现模具与树脂材料的同时加热。

其他主动加热技术:探析和应用

其他可用于模具快速加热的主动加热技术还包括热电加热、电介质加热(微波加热)等。

热电加热是一种基于帕尔帖效应的加热技术。所谓帕尔帖效应指的是当电流流过两种金属构成的闭合回路时,金属接头处会产生吸热或放热现象。通过改变回路中的电流方向,金属接头处的热传递方向也将发生改变,即实现接头处的吸/放热现象交替。基于这一原理,通过控制流入热电元件的电流方向,热电元件既可以充当加热元件也可以作为冷却元件。从这个角度看,如果模具型腔可以获得较为理想的热响应效率,热电技术将很适合于实现模具温度的动态控制。Kim和Wadhwa[32]首次提出并构建了一种以热电模块为模具型腔的注塑模具结构,以实现模具型腔的快速加热与快速冷却。实验测试结果表明,该模具型腔表面温度可在5s的时间内由40℃升高至125℃,紧接着在9s的时间内又冷却至40℃。最近,Nardin等[111]也设计了一种基于热电加热技术的动态模温控制系统。模具的加热系统由安装在模具型腔表面下的热电模块组成,模具冷却采用传统的冷却液冷却方法,其结构如图3-10所示。实验研究结果显示,利用这种基于热电加热的注塑成型系统,模具型腔温度由5℃升高至80℃仅需1.8s。与常规模温控制系统相比,这种动态模温控制系统可将注塑成型周期缩短10%~25%。

电介质加热是利用高频电场产生的电磁感应射线(微波)引起被加热物质中分子或离子的振动从而产生热量。电介质加热的特性要求模具材料为电绝缘的介电材料,而通常情况下注塑模具材料均为导电金属材料,这限制了电介质加热技术在模具加热中的应用。Souli-er[107]设计了一种由不吸收微波辐射能的模具基体层和高介电损耗的模具型腔层组成的多层电介质加热模具。另外,通过向树脂材料中添加具有高介电损耗的炭黑材料,从而实现模具与树脂材料的同时加热。Berggren[108]提出了一种由金属模具基体、陶瓷模具镶块和型腔内壁涂层构成的电介质加热模具。模具加热时,利用相应的导波管将微波能量源发出的微波直接引入到模具镶块上,微波可穿过具有低介电损耗的模具镶块而被具有高介电损耗的型腔涂层吸收,从而实现模具型腔的加热。Byon[109]提出了一种由模具基体、模具镶块及嵌入其内的波导管构成的电介质加热模具,其中模具镶块材料是具有高介电损耗的复合材料。图3-11所示为一种典型的电介质加热模具的结构组成示意。

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图3-10 热电加热模具的结构组成示意(www.daowen.com)

1—型腔固定板 2—型腔板 3—热电模块 4—冷却管道 5—隔热板

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图3-11 电介质加热模具的结构组成示意

1—微波 2—波导管 3—型腔固定板 4—型腔镶块 5—熔融树脂 6—冷却管道 7—型芯镶块 8—型芯固定板

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