模具變溫系統快速模溫均勻化之研究

Investigation on the Quick Temperature Uniformity During Mold Temperature Control

王膺傑(Ying-Chieh Wang)

指導教授 ： 陳夏宗

中原大學/工學院/機械工程研究所/博士(2011年)

https://doi.org/10.6840/cycu201100504

摘要

模具溫度的控制在射出成型製程中佔了重要的影響地位，除了對成型週期的影響性之外，對產品之成型品質及機械性質也有舉足輕重的影響。尤以薄殼產品、微結構產品、精密產品與高亮面產品，模具溫度控制將成為影響之關鍵技術，也因此模具溫度控制在近年成為許多研究單位積極努力與研究之目標。
本研究以感應式加熱為基礎，利用新型式的溫控系統來提高模具加熱均勻度，並以模擬分析軟體進行線圈設計與及模具溫度均勻度之比較，並由模擬分析之線圈設計資料，進行線圈製作與感應加熱實驗。經由模擬結果選出4組線圈進行實驗，並以線圈距離模板分別為6mm、11mm及16mm之3種距離進行加熱溫度驗證，加熱時間皆為6秒，並利用多點之溫度感測器與紅外線熱影像儀來進行溫度量測與監控，最後並進行模擬與實驗結果之比較與深入探討。
研究結果發現利用新型式的溫控系統，可以有效的提升溫度均勻度，在相同線圈長度時與一般線圈相較，新型式的溫控系統平均提高了20.8%的加熱效率，並達成模具表面優異的加熱均勻度。而優化後之感應線圈，最佳的溫度均勻度為距離模板6mm時，僅有40%的溫度差異，較相同參數條件下的一般線圈65%之溫差，具有25%之改善。而在模擬分析方面，在磁場的分佈上，可以看出與溫度分佈之趨勢相同，且模擬分析與實驗具有相當接近之結果，對於未來利用模擬分析軟體進行線圈設計與溫度模擬分析具有相當高之可靠度。

關鍵字

模具溫度 ； 感應加熱 ； 溫度均勻度

並列摘要

Mold temperature control has become more and more important during injection molding process. Especially, it has great effect on the thin wall parts, micro feature parts precision parts and high gloss parts. As a result, mold temperature control has become a popular research topic in many research departments.
In this study, the new temperature control method has been applied to improve the temperature uniformity during induction heating. The finite element method not only has been applied to design the induction coils but also has been applied to reveal the induction coil effects on temperature uniformity. Besides, three different distances 6mm, 11mm and 16mm between coil and mold surface are employed to study the heating effect with 6 seconds heating time. The temperature sensors and the infrared ray camera have been applied to observe the temperature uniformity.
It was found that the new temperature control method can improve the temperature uniformity very well. With the same coil length, the new temperature control method can not only increase 20% heating efficiency but also have excellent temperature uniformity. The optimized coil has the best temperature difference in 40% when the coil and mold surface is 6mm. Besides, the optimized coil has 25% improvement when the traditional coil’s temperature difference is 65% with the same process parameters. The simulation results shown the magnetic fields are very consistent to the temperature distribution and very similar to experiment results. The finite element method can be a very useful and efficient tool for coil design and temperature distribution.

並列關鍵字

Temperature uniformity ； Mold temperature ； Induction heating

參考文獻

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