电磁感应加热技术的应用及优势

电磁感应加热是另一种在填充模具前对模具壁进行升温的方法。图13.25所示就是一种电磁感应加热模具设计，其用于注射成型表面光泽度好、基本无表面缺陷的复合加强改性的热塑性材料^[75]。为了降低能量消耗和缩短加热时间，模具表面只有小部分通过高频电磁感应加热。如图13.25所示，传统的注射成型机3将高聚物熔体运送到由定模部分4和动模部分5组成的模具。

在合模填充前，高频振荡器1产生交变电流，电流通过暂时设置在模具表面或附近的感应线圈（感应器）2。当高频交流电通过感应器2时，在感应器周围产生一个交变电磁场，其在金属内产生涡流。模具金属的电阻使涡流在模具表面产生热。图13.25所示曲线A和B为A和B处由电磁感应加热所引起的模具温度变化曲线；曲线C和D表明的是，开始C和D处没有电磁感应加热，但在后面，注射到型腔中的高聚物熔体的热传递使C和D处的温度升高。

综观前文所讨论的各种模具壁温控制方案，其目的都是寻求一种尽可能快的提升模具表面温度的方法。高频电磁感应加热的加热功率与交流电频率的平方、电流大小的平方和线圈密度的平方成正比，另外还与其他一些因素有关。因此，必须仔细设计感应器以可控的方式局部加热模具表面，避免造成不理想的温度分布。例如，由直径为5mm的铜管制作的感应器，其螺距也应是5mm。而金属模具表面与感应器之间的距离应设定为1cm。试验显示，400Hz的振荡频率在模具表面产生的加热功率是1000W/cm²，那么将模具表面的温度升高50℃需要的时间是10s。

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图13.25 电磁感应加热模具设计

与传导加热相比，电磁感应加热提高了加热速率，而且额外增加的模具的复杂性也较小。应用电磁感应加热的主要问题是感应器的设计，特别是感应器的线圈以及它们在模具表面的设置。如果设计不当，加热能力就受到限制。试验^[75]表明，加热功率小于100W/cm²的加热器基本不能提高模具表面的温度，从而最终驱动了过载断路器。另一方面，当加热器输出热功率超过10000W/cm²时，模具表面温度因升速太快而难以控制，以致模具表面温度可能分布不均匀，模具表面温差超过50℃时将会产生光泽度不均一、凹痕等缺陷。