[发明专利]基于超临界流体的快变模温装置及变温控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快变模温模具及其使用方法，特别是涉及一种基于超临界流体的快变模温装置及变温控制方法。

背景技术

基于快变模温的注塑成型工艺采用模具快速加热和快速冷却的动态模温控制策略，在塑料溶体填充模具前快速加热模具，以实现高模温注射，随后通过快速冷却以缩短成型周期。在不降低生产效率的同时，克服了传统注塑成型技术如熔接痕、表面浮纤、表面光泽度差等质量缺陷，提高了注塑制品的精度、表面质量和强度等性能指标，还简化了后续喷涂工序。当前，快变模温模具的冷却过程大多采用传统的水冷却系统，存在冷却慢、冷却温度分布不均匀等缺点，导致模具在冷却阶段温度分布不均匀，使塑件制品产生较大的应力，从而导致在脱模之后制品容易产生明显的翘曲变形。

在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度；液体在临界温度时的饱和蒸汽压称为临界压力。温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体，超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质；对应一个超临界压力，超临界流体存在一个准临界温度，在准临界温度附近超临界流体具有极大的比热，因而具有极优的储热和换热能力。因此，在快变模温注塑成型工艺的冷却阶段引入超临界流体对模具进行快速降温，可以使模具内的溶体快速冷却，改善水冷却系统的冷却慢、冷却温度分布不均的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于超临界流体的快变模温装置及变温控制方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明的第一个方面提供了一种冷却系统，包括流体循环主回路、旁路，以及控制器，在所述主回路中依次串接有循环泵、冷却腔、散热器和储藏罐；所述旁路并接于散热器两端，且在旁路上设置有电磁阀；主回路上的流体通过设置在冷却腔入口的喷杆喷入冷却腔；

在靠近冷却腔入口的主回路上设置有第一温度传感器，在冷却腔内设置有腔体气压传感器；

所述控制器的第一信号输入端与第一温度传感器输出端连接，控制器的第二信号输入端与腔体气压传感器输出端连接，控制器第一控制端与循环泵转速控制端连接，控制器第二控制端与电磁阀控制端连接；控制器调节循环泵转速和电磁阀开度，使流体喷入冷却腔时达到超临界状态。

该冷却系统利用超临界流体的高比热和优异的换热性能，能够快速的对设置有冷却腔的部件或者以喷杆喷头的喷射面为待冷却面的工件进行冷却，可循环自动控制工作。

本发明第二方面提供了一种基于超临界流体的快变模温装置，包括带有型腔的模具和加热系统，还包括与所述加热系统分离设置的冷却系统，以及控制模具升温和冷却的控制器，所述冷却系统的冷却工质为超临界流体。

利用超临界流体在准临界温度附近具有极大比热，和极优的储热和换热能力，实现对模具以及模具内溶体的快速冷却，极大地改善了脱模之后制品容易产生明显翘曲变形的问题。

在本发明的另种优选实施方式中，在所述模具的上模和下模内分别设置有上冷却腔和下冷却腔；

所述冷却系统包括流体循环主回路和旁路，在所述主回路中依次串接有循环泵、并联后串接入流体循环主回路的上冷却腔和下冷却腔、散热器和储藏罐；所述旁路并接于散热器两端，且在旁路上设置有电磁阀；主回路上的流体分别通过设置在上冷却腔入口和下冷却腔入口的上喷杆和下喷杆喷入上冷却腔和下冷却腔；

在靠近上冷却腔和下冷却腔的并接入口的主回路上设置有第一温度传感器，在上冷却腔和下冷却腔上分别设置有第一气压传感器和第二气压传感器；

所述控制器的第一信号输入端与第一温度传感器输出端连接，控制器的第二信号输入端与第一气压传感器输出端连接，控制器的第三信号输入端与第二气压传感器输出端连接，控制器第一控制端与循环泵转速控制端连接，控制器第二控制端与电磁阀控制端连接；控制器调节循环泵的转速和电磁阀的开度，使流体喷入上冷却腔和下冷却腔时为超临界状态。

给出了冷却系统的具体结构，控制器根据温度传感器和各气压传感器给出的温度和压力信息，控制循环泵转速，以及电磁阀的开度，确保喷入上冷却腔和下冷却腔的流体处于超临界状态，便于利用其热性能对模具进行快速降温，且可以循环工作，生产过程自动化程度高，工艺简单，易操作，加工工艺效果明显。

在本发明的再种优选实施方式中，所述冷却系统在上冷却腔和下冷却腔的并接出口与散热器入口之间还设置有抽液泵。

通过抽液泵抽取上冷却腔和下冷却腔内上次冷却的残余流体，使超临界流体与待降温的模具直接接触，加快模具冷却速度。