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第41卷，第4期 2013年4月
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2013.04.008
工程塑料应用
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
Vol.41,No.4 Apr.2013
基于ANSYS对HRHCM随形绝热结构热响应分析
陈广源，张鹏
（广东工业大学材料与能源学院广州510006)
摘要：采用ANSYS软件模拟分析模芯水热性快速热循环热响应过程，提出了一种带有随形绝热层和随形换热通道的组合式模芯换热结构，分析该特殊模具结构和绝热条件对加热冷却效率和模温均匀性的影响。结果表明，使用该结构，加热和冷却阶投所用时间分别缩短125.0%和136.8%；加热速率和冷郑速率分别提高124.2%和135.8%；加热和冷却阶段最大温差分别降低9.0%和24.2%。
关键词：水热性快速热循环；随形绝热结构；热响应分析；数值模拟
中图分类号：TQ320.5+2文献标识码：A文章编号：1001-3539(2013)04-0032-04
ThermalResponseAnalysisof ConformalAdiabatic StructureinHRHCMBasedonANSYS
Chen Guangyuan , Zhang Peng
(Faculty of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou510006, China)
Abstract : The thermal response process of mold core hydrothermal rapid heat cycle molding(HRHCM) was analysed by using ANSYS software, a kind of combined mold core heat exchanger structure with conformal adiabatic layer and conformal heat exchanger channel was proposed, and the impact of the special mold structure and adiabatic conditions on the eficiency of heating and cooling and mold temperature uniformity was analyzed.The results show that the time used in the hcating and cooling stages are shortened by 125.0% and 136.8% respectively ; heating rate and cooling rate are increased by 124.2% and 135.8% respectively ; aeaosaseoeaeae
Keywords : hydrothermal rapid heat cycle molding ; conformal adiabatic structure ; thermal response analysis ; numerical simulation
塑料制品的壁厚更薄、强度更高、表面更美观已成为一种趋势。传统注塑工艺难以满足发展需要，于是水热性快速热循环注塑(HRHCM)工艺便应运而生。HRHCM工艺利用高温热水和低温冷却水循环交替通入模具换热通道，实现模具型腔表面温度动态控制。该技术可以消除塑料件表面的熔接痕、凹陷、浮纤等缺陷[-6，并使其达到镜面光洁，还能够提高塑料件强度和表面硬度。HRHCM是目前国内外高光注塑领域的研究热点，应用前景广阔。
HRHCM工艺经过几年发展，却没有普及应用，除了高温热水压力高存在安全隐患外，注射周期长、能量消耗高是制约其普及的关键间。笔者首先利用ANSYS软件模拟了HRHCM工艺热响应过程，通过对模拟结果的分析确定传热能量浪费的主要因素，进而提出带有随形绝热层和随形水道的组合式模芯换热模型。在温控介质相同的条件下，通过 2种设计方案的比较，确定组合式模芯换热模型对 HRHCM加热冷却效率和模温均匀性的影响。
1分析条件的确立
笔者主要研究在温控介质相同的条件下，模具结构和绝热条件对HRHCM加热冷却效率和模温均匀性的影响，所以在进行加热冷却分析时将不考虑动模侧和聚合物熔体的影响。在分析之前，将根据快速热循环注塑工艺的特点做出一些合理假设。首先，考虑HRHCM工艺的温度变化范围相对较小，故可假定材料的热物理属性不随温度的变化而改变。另外，假定各层材料之间充分接触，忽略接触界面的热阻。
在注塑生产中，首先利用160℃的高温热水加热模具，使型腔表面温度迅速升高至110℃，然后将熔胶注入型腔。注塑保压完成后，利用18它的冷却水快速冷却熔体，当塑件温度冷却至85℃时，开模
*粤港关键领域招标项目(2008Z51)
联系人：陈广源，硕士，主要从事水热性高光注塑模具及成型工艺研究
收稿日期：2013-02-08