快速热冷循环成型技术优化

快速热冷循环成型技术（rapid heating cycle molding，RHCM）又称为高光无痕注射成型技术，蒸汽注射成型技术。

1.原理和特征

模具温度对注塑件质量的影响很大。传统的冷模具设计片面追求低的模温，降低冷却时间，提高生产率。低温模具使熔料在注射进料中快速冷却，致使注塑件的质量不佳。

模具温度加热到注塑塑料的热变形温度以上，在注射和保压阶段塑料熔体在高温型腔中流动充填并补缩进料。熔体能较好保持注射温度，进料的流动阻力小，压力传递畅通。因此，塑料熔体能与型腔壁面贴合良好，能很好地充填窄小间隙或细小的凹槽拐角，将细微结构完整地复制在注塑件上，能获得表面粗糙度低的外观高光的注塑件。

与传统的冷型腔中的充模流动相比，在高模温中进料的熔体温度不会急剧下降，不会在型腔壁上形成冷凝皮层。高温熔体能充分扩散，可消除注塑件上的流动痕。熔料分离后熔体前锋的温度较高，有足够能量汇合交融，提高了熔合缝强度并消除了熔合的痕迹。

高温的熔料也能更有效补缩。因此，成型制件密度足够并均匀。制件上没有凹陷等缺陷，残余应力减小。注塑件的强度和刚度也有提高。

在高模温型腔中充填保压后，模具又快速冷却，致使注塑件的表层迅速固化。从而保证制件光泽与平整，轮廓清晰。此种注塑件无需喷涂修饰。

它有两方面特点：一方面，在注射和保压阶段，用加热介质使模具快速加热到注射塑料的热变形温度以上，然后改用冷却介质快速冷却，实现动态的模具温度控制；另一方面，模具的介质通道随着制品轮廓面布置，使模型壁面温度均匀。

2.快速变换模具温度技术

快速变换模具温度与传统的模温控制技术相比，加热和冷却模具较复杂，动态调节控制模温较困难，该项技术还在发展中。模具的快速加热方法有电加热、蒸汽加热、电磁感应加热、红外线加热和火焰加热等。这里介绍已成功用于注射生产的前三种。(www.xing528.com)

（1）电加热 常用电热管、电热板或电热圈等电阻加强元件加热模具。加热速度快（为1～3℃/s），温度控制范围可大于350℃。在注射成型中，将模具的型芯和型腔快速加热至接近聚合物的玻璃化转变温度，并保持该温度至注射完成；然后，用冷却水对模具快速冷却，待注塑件固化后，再利用压缩空气将模具中的冷却水快速排出。

电热-水冷变换的模温控制方法，比用热油加热模具效率高，也便于实现。电加热器直接安装在模具内，需专门的模具结构设计，必要时还需考虑绝热措施，防止过多的热损耗。检测与调节模具温度的仪表系统成本较高。

（2）蒸汽加热 可将高温蒸汽和冷凝水交替循环输入模具内的管道。模具升温速度可达4℃/s，模具型腔表面温度可达160℃。熔料的冷却速度可达6℃/s。为了保证模温能均匀分布，又能快速变化，管道要布设合理，与型腔面的距离合适且一致。

也有用高压热水和冷凝水交替循环输入模具内的管道。为了提高模具温度的控制精度，保证注塑件的质量，采用随形介质通道的模具结构设计，但会增加模具零件的加工量，同时，必须有准确的模具温度调节系统。

（3）电磁感应加热 电磁感应只是在模具成型表层加热至集肤深度。加热的体积范围小，升温速度快，可达40℃/s。加热温度可达190℃，而且温度分布均匀。电磁感应系统与模具之间无传热介质，热效应高。此加热方法已用于手机塑料外壳注射模。

电磁感应通过控制输入线圈的频率和电流，可调节加热温度，也可对生成熔合缝的部位过进行局部加热。多重线圈电磁感应加热比单层线圈更有效。内置式的电磁感应加热器能实现微结构的局部加热。

3.随形介质通道

快速热冷循环成型注塑，要求模具在最短时间内均匀传热。要使模具的成型表面温度均匀，并能快速上升与下降。因此建议对传统的模具的冷却介质管道设计进行改造。模具的介质通道随着制品轮廓面设计，且传热壁厚一致。动模型芯块和定模型腔块要用组合结构。其中成型构件壁厚约10mm，有承受型腔高压的刚性，还需耐热合金钢制造。该成型构件能耐热疲劳，又能较好传热导，型腔表面能被镜面研磨抛光。

随形介质通道的设计和加工困难。因此，对动模型芯仍旧按线型的介质管道设计。而定模型腔块设计有随形介质通道。这样注射成型塑料壳体的外表面光亮无痕，壳体内表面质量较差。