热流道板温度控制优化

热流道板在工作时必须达到一定的温度平衡，即塑料熔体和加热器传输给流道板的热量要与热流道板的热损失相平衡，以维持热流道板的温度，当二者不平衡时，热流道板的温度就会发生波动。热流道板的温度控制措施有两方面：一是对流道板进行加热，以补偿其热量损失；二是采取绝热措施减少流道板的热损失。

1.热流道板的加热

板式流道板的外部加热通常采用筒棒状或管状电阻加热器，其工作电压为230V±10V（交流），也有用24V或5V的低电压；热流道板的温度分布如图3-46所示。

图3-46 热流道板的温度分布

K—喷嘴与热流道板侧面的距离

筒棒加热器有圆柱状或圆锥状两种，圆柱状加热棒需要安装间隙，其值为0.02～0.08mm，取决于加热器的直径，理论上由热膨胀使之与孔壁接触。由于加热棒与孔之间存在较大的间隙误差会导致传热效率低，加热器的工作温度升高，造成过热损坏；使用液态氧化镁溶液充当导热膏，可以改善其传热效果。圆锥状加热棒可与孔无间隙装配，导热效果好，且容易拆卸，但圆锥状加热棒的安装孔较难加工。筒棒式加热器的功率密度高（可达40W／cm²以上），但使用寿命比管状加热器短，易造成流道板局部过热，筒棒式加热器在板式流道板上的安装位置如图3-47所示，距离A应稍大于加热棒直径D，距离B=（1.5～2）D。管式加热器如图3-48所示，它可弯曲成各种形状（弯曲半径为5～16mm），插入或浇注在流道板内，使加热器均匀分布在流道板上，整个流道板的温度分布均匀、稳定，其加热功率密度不高（功率密度约15W／cm²），加热功率相对较小，具有线性的温度特征，耐用性好，使用寿命很长。

图3-47 筒棒式加热器的安装位置

图3-48 管式加热器的形式

a）～c）I型流道板用管式加热器 d）、e）Y型流道板用管式加热器 f）X型流道板用管式加热器 g）H型流道板用管式加热器 h）、i）异型流道板用管式加热器

1—加热器接头 2—流道板 3—热电偶 4—管式加热器

由于管式流道板外形呈圆管状，因此，管式流道板通常使用230V的线圈式加热器加热，也可用24V或5V的低压线圈加热器。

热流道板的加热功率可按流道板的体积计算，其经验估算值为2W／cm³。

热流道板停止使用一段时间后，加热器会吸收潮气，使氧化镁绝缘性能下降，重新通电加热时，应在100℃时停留约15min，方可继续将温度升至所需的温度，该操作应纳入控制系统程序中（俗称为软启动）。

热流道板的温度监测传感器主要是热电偶，它常用铁-康铜（Fe-CuNi）制造，这类热电偶在200～350℃时具有线性特性，也有使用镍-铬-镍的热电偶。热电偶的类型如图3-49所示。图3-49a所示的角式热电偶结构可用螺钉固定，一般安装在热流道板的上平面上；图3-49b、c所示的直线式热电偶结构用螺套固定，通常安装在热流道板的侧面。(www.xing528.com)

热流道板需区分加热区，以便实现独立的温度控制。通常每个热流道喷嘴都应为独立的加热区，对喷嘴或主流道杯附加的加热器也应成为独立的加热区，而热流道板的分区则取决于喷嘴的数量与尺寸、流道的位置、塑料的种类和制品的质量要求等因素。图3-50所示为热流道板上管状加热器的布局方式和加热区的划分，其中T₁、T₂为热流道板两端的温度。如图3-50a所示，使用U形加热管时，使得热流道板两端的温度存在偏差，只能用于加工温度范围较宽、容易加工的塑料材料；采用图3-50b、c所示的加热管的布局，热流道板两端的温度均匀，能达到温度场平衡，可用于加工温度范围窄、不易加工的塑料材料。如图3-50d所示，整个流道板作为一个温度分区，用一个管式加热器加热，一般用于PE、PP、PS等塑料材料的加工；对于PBT、PET、PA66等材料，则需要使用图3-50e所示的管式加热器，将温度分区进行细分，以便更好地实现温度的准确控制。

图3-49 热电偶的类型

a）角式结构 b）、c）直线式结构

1—导线 2、7—防护弹簧 3、8、12—热电偶测头 4—螺钉 5—快拆接头 6、10—螺套 9—导线接头 11—锁紧螺母

2.热流道板的绝热

为了减少热流道板的热损失和防止热量传递给低温的模具型腔，需要对热流道板进行绝热。热流道板的热损失包括热传导、热对流和热辐射。热传导是模具、塑料熔体与冷却液及空气间的热传递；热对流是热流道板通过外部空气对流产生的热传递；热辐射是不同温度物体间的热传递。热流道板的绝热措施主要有以下几个方面：

1）减少接触面积，使用低热导率材料制造的支承（如钛合金或陶瓷），并减少接触面积以降低热损失。

2）保持热流道板表面的清洁和光亮；在热流道板周围安装经抛光的铝片以降低辐射热损失。

图3-50 管式加热器的布局及温度区划分

a）单温区U形加热器 b）单温区回形加热器 c）双温区双U形加热器 d）单温区回形加热器 e）三温区三回形加热器

1—热流道喷嘴 2—加热管 3—测温热电偶 4—热流道板

3）在热流道板周围留出少量空间，并封闭热流道板空间，防止空气在垂直方向的流通，降低热对流损失；同时在热流道板表面或内部使用绝热板。

4）由于热气流上升会使热流道板的上、下部分产生温差变化（称为调和效应），需要合理布置热流道板。如图3-51所示，热流道板的合理布置可减小调和效应的影响。