注塑模具的熱平衡控制注塑機(jī)和模具的熱傳導(dǎo)是生產(chǎn)注塑件的關(guān)鍵。
模具內(nèi)部，由塑料(如熱塑性塑料)帶來的熱量通過熱輻射傳遞給材料和模具的鋼材，通過對流傳遞給導(dǎo)熱流體。另外，熱量通過熱輻射被傳遞到大氣和模架。被導(dǎo)熱流體吸收的熱量由模溫機(jī)來帶走。模具的熱平衡可以被描述為：P=Pm-Ps.式中P為模溫機(jī)帶走的熱量;Pm為塑料引入的熱量;Ps為模具散發(fā)到大氣的熱量。
控制模具溫度的目的和模具溫度對注塑件的影響注塑工藝中，控制模具溫度的主要目的一是將模具加熱到工作溫度，二是保持模具溫度恒定在工作溫度。以上兩點做的成功的話，可以把循環(huán)時間最優(yōu)化，進(jìn)而保證注塑件穩(wěn)定的高質(zhì)量。注塑模溫機(jī)溫度會影響表面質(zhì)量，流動性，收縮率，注塑周期以及變形等幾方面。
注塑模溫機(jī)溫度過高或不足對不同的材料會帶來不同的影響。對熱塑性塑料而言，模具溫度高一點通常會改善表面質(zhì)量和流動性，但會延長冷卻時間和注塑周期。模具溫度低一點會降低在模具內(nèi)的收縮，但會增加脫模后注塑件的收縮率。而對熱固性塑料來說，高一點的模具溫度通常會減少循環(huán)時間，且時間由零件冷卻所需時間決定。此外，在塑膠的加工中，高一點的模具溫度還會減少塑化時間，減少循環(huán)次數(shù)。
有效控制模具溫度的預(yù)備條件溫度控制系統(tǒng)由模具、模溫機(jī)、導(dǎo)熱流體三部分組成。為了確保熱量能加給模具或移走，系統(tǒng)各部分必須滿足以下條件：首先是在模具內(nèi)部，冷卻通道的表面積必須足夠大，流道直徑要匹配泵的能力(泵的壓力)。型腔中的溫度分布對零件變形和內(nèi)在壓力有很大的影響。
合理設(shè)置冷卻通道可以降低內(nèi)在壓力，從而提高了注塑件的質(zhì)量。它還可以縮短循環(huán)時間，降低產(chǎn)品成本。其次是模溫機(jī)必須能夠使導(dǎo)熱流體的溫度恒定在1℃-3℃的范圍內(nèi)，具體根據(jù)注塑件質(zhì)量要求來定。第三是導(dǎo)熱流體必須具有良好的熱傳導(dǎo)能力，最重要的是，它要能在短時間內(nèi)導(dǎo)入或?qū)С龃罅康臒崃?。從熱力學(xué)的角度來看，水明顯比油好。
工作原理注塑模溫機(jī)由水箱、加熱冷卻系統(tǒng)、動力傳輸系統(tǒng)、液位控制系統(tǒng)以及溫度傳感器、注入口等器件組成。通常情況下，動力傳輸系統(tǒng)中的泵使熱流體從裝有內(nèi)置加熱器和冷卻器的水箱中到達(dá)模具，再從模具回到水箱;溫度傳感器測量熱流體的溫度并把數(shù)據(jù)傳送到控制部分的控制器;控制器調(diào)節(jié)熱流體的溫度，從而間接調(diào)節(jié)模具的溫度。如果模溫機(jī)在生產(chǎn)中，模具的溫度超過控制器的設(shè)定值，控制器就會打開電磁閥接通進(jìn)水管，直到熱流液的溫度，即模具的溫度回到設(shè)定值。如果模具溫度低于設(shè)定值，控制器就會打開加熱器。
注塑模溫機(jī)的種類是根據(jù)使用的導(dǎo)熱流體(水或?qū)嵊?來劃分的。用運(yùn)水式注塑模溫機(jī)通常最大出口溫度95℃。用運(yùn)油式模溫機(jī)用于工作溫度≥150℃的場合。通常情況下，帶有開口水箱加熱的模溫機(jī)適于用水溫機(jī)或油溫機(jī)，最大出口溫度為90℃至150℃，這種模溫機(jī)的主要特點是設(shè)計簡單，價格經(jīng)濟(jì)。在這種機(jī)器的基礎(chǔ)上又衍生了一種使用高溫水溫機(jī)，其可允許的出口溫度為160℃或更高，由于在溫度高于90℃的時候，水的熱傳導(dǎo)性比同溫度下的油好很多，因此這種機(jī)器有著突出的高溫工作能力。
除次之外，還有一種強(qiáng)制流動的模溫機(jī)，出于安全因素，這種模溫機(jī)設(shè)計工作溫度為150℃以上，使用導(dǎo)熱油。為了防止注塑模溫機(jī)加熱器里的油過熱，該機(jī)使用了強(qiáng)制流動泵送系統(tǒng)，且加熱器由一定數(shù)量的的管子堆疊組成，管子里有裝有翅片的加熱元件用于導(dǎo)流。
控制模具內(nèi)的溫度各點不均勻，也和注射周期中的時間點有關(guān)。在注射以后模腔的溫度升到最高，這時熱的熔體碰到模腔的冷壁，當(dāng)零件移走后溫度降到最低。模溫機(jī)的作用就是保持溫度恒定在θ2min和θ2max之間，也就是說防止溫度差△θw在生產(chǎn)過程或間隙上下波動。以下的幾種控制方法適用于控制模具的溫度：控制流體溫度是最常用的方法，且控制精度可以滿足大多數(shù)情況要求。
使用這種控制方法，顯示在控制器的溫度和模具溫度并不一致;模具的溫度波動相當(dāng)大，因為影響模具的熱因素沒有直接測量和補(bǔ)償這些因素包括注射周期的改變，注射速度，熔化溫度和室溫。其次就是模具溫度的直接控制。該方法是在模具內(nèi)部裝溫度傳感器，這在模具溫度控制精度要求比較高的情況下才會采用。模具溫度控制的主要特點包括：控制器設(shè)定的溫度與模具溫度一致;影響模具的熱因素可以直接測量和補(bǔ)償。通常情況下，模具溫度的穩(wěn)定性比通過控制流體溫度更好。
此外，模具溫度控制在生產(chǎn)過程控制中的重復(fù)性較好。第三是聯(lián)合控制。聯(lián)合控制是上述方法的綜合，它能同時控制流體和模具的溫度。在聯(lián)合控制中，溫度傳感器在模具中的位置極其重要，放置溫度傳感器時，必須考慮形狀、結(jié)構(gòu)及冷卻通道的位置。另外，溫度傳感器應(yīng)被放置在對注塑件質(zhì)量起決定性作用的地方。連接一個或多個模溫機(jī)到注塑機(jī)控制器上有很多途徑。從操作性、可靠性和抗干擾考慮最好使用數(shù)字接口，如RS485.在控制單元和注塑機(jī)之間可以通過軟件傳遞信息。模溫機(jī)還可以自動控制。
注塑模溫機(jī)的配置與使用注塑模溫機(jī)的配置應(yīng)根據(jù)加工的材料，模具的重量，要求的預(yù)熱時間和生產(chǎn)率kg/h來綜合判定。當(dāng)使用導(dǎo)熱油時，操作者必須遵守這樣的安全規(guī)定：不要把模溫機(jī)放在靠近熱源火爐的地方;接頭使用有錐度的防漏和具有耐溫耐壓的軟管或硬管;定期檢查溫度控制回路模溫機(jī)，接頭和模具有無泄露，功能是否正常;定期更換導(dǎo)熱油;應(yīng)當(dāng)選用人工合成油，熱穩(wěn)定性好，結(jié)焦傾向小。在模溫機(jī)的使用上，選擇合適的導(dǎo)熱流體極為關(guān)鍵。用水作導(dǎo)熱流體經(jīng)濟(jì)，干凈，使用簡便，一旦溫度控制回路如軟管聯(lián)結(jié)器泄漏，流出來的水可直接排放到下水道。
但用水作導(dǎo)熱流體水也有缺點：水的沸點低;根據(jù)水的組成，可能會腐蝕和結(jié)垢，引起壓力損失增大和模具和流體之間的熱交換效率下降等等。在使用水作為導(dǎo)熱流體時，應(yīng)考慮以下預(yù)防措施：用防腐蝕劑預(yù)先處理溫度控制回路;進(jìn)水口前使用過濾器;定期用除銹藥劑清洗水溫機(jī)和模具。用導(dǎo)熱油時沒有水的缺點。油的沸點高，它們可以用于溫度高于300℃甚至更高的情況，但導(dǎo)熱油的熱量傳遞系數(shù)只有水的1/3，因此油溫機(jī)在注塑方面沒有水溫機(jī)用的廣泛。
