解决方案#001 模具单头加热管管径与模具孔径的问题

问题背景:在使用高功率模具加热管加热金属模块、塑胶模具或者热流道时,我们通常将其插入到加工好的空中。然而,模具电加热管外径及安装孔间的间隙却直接影响模具电加热管的使用寿命。间隙太大,模具电加热管散热效果差,寿命短;间隙太小,模具电加热管更换很费劲,遇到这样的问题,我们又该如何呢?

提出问题

最近客户在咨询模具单头电加热管的时候,经常性提出以下几个问题:

  • 模具单头电加热管插入模具孔加热使用后,等模具单头电加热管坏了的时候拔不出来了,怎么办?
  • 模具单头电加热管怎么选择管径来配合模具孔呢?
  • 模具单头电加热管为什么那么容易坏?
  • 模具单头电加热管用不了多久,表面就黑了?

分析问题

其实针对以上主要的几个问题,我们来一一分析一下,如下:

  • 模具单头电加热管坏了,在模具孔中拔不出来,主要是因为模具单头电加热管热胀的缘故,导致模具单头电加热管的管径变大,以至于不易拔出。其可能是由于模具单头电加热管的表面负荷过大,亦或者是模具孔与模具单头电加热管之间的间隙过小所导致。
  • 模具单头电加热管怎么选择管径来配合模具孔,主要的还是看表现负荷与间隙之间的关系。这个我将会在下面为大家解答。
  • 模具单头电加热管坏的主要原因,一般不外乎2点:1、表面负荷太大,以至于加热管表面温度过高。2、模具单头电加热管与模具孔之间的间隙太大,导致加热管表面温度无法立即传导至模块中,使得模具单头电加热管散热性极差。
  • 模具单头电加热管表面发黑,那就是因为:表面负荷太大,使得加热管表面温度过高,从而氧化变黑。

其实分析以上几个主要问题后,我们会发现主要的问题就是出在模具单头电加热管的表面负荷的选择以及模具单头电加热管与模具孔之间的间隙的选择。

那么接下来就为大家解决这个问题!

解决问题

通过上面的分析,我们知道:

电热管安装孔大小的选择与电热管的热密度(表面负荷)关系紧密,不同的热密度产生的温度不一样,护套管的膨胀程度也大不相同,所以必须结合两者之间的关系,指定适合的安装孔尺寸。

图表1:电热管密度、加热模块使用温度及间隙三者之间的关系数据图表

我们怎么来使用该图表呢?

  • 首先,我们应该确定被加热物体的使用温度;
  • 其次,选择合适尺寸及功率的电加热管,并计算出其热密度(如何计算电加热管的表面负荷?);
  • 再次,结合热密度及使用温度曲线,找到相应的间隙参数;
  • 最后,根据查找出的数据,选择中间值,确定最终数据。

案例

【案例】选用一支10mm直径的模具电加热管,该电加热管的尺寸为9.93±0.03mm,我们选用10mm±0.02mm的安装孔径,模具使用温度300度,电热管的最大热密度为多少?长度为200mm的电热管最大功率为多少?

  • 通过已知数据的计算,我们可以得出安装孔与电热管间的最大间隙为10.02-9.90=0.12mm;
  • 从数据上来看,可以查的相应的电加热管的最大热密度为25W/cm2;
  • 通过前面提到的电热管的相关参数可以计算出200mm长的电热管的有效发热长度为180mm
  • 结合以上查到的最大密度为25W/cm2。
  • 我们通过以下公式可得出其最大功率:电热管功率=热密度*发热长度*电热管直径*3.1416=25*18*3.1416=1413W

与本方案有关的产品

下面这些产品在设计选型上都会涉及到此解决方案

产品分类

解决方案

最新发布产品

最新发布文章

在线提交您的需求或问题

1 + 5 = ?

此方案贡献者信息