浅谈注塑模具3D打印冷却配件和铍铜冷却配件

浅谈注塑模具 3D打印冷却配件和铍铜冷却配件

张天兴

临沧技师学院 云南 临沧 677000

摘要：在传统的模具设计中，由于更高的技术要求和更优秀的工艺成型，热流道技术开始应用在模具中被广泛的采用，热流道在满足更为复杂的材料成型的同时，热流道在模板散发的热量会导致一些塑件或者产品的缺陷，特别是针阀热流道无BOSS柱的热流道，很多汽车内部件都会把它用在直接的塑件表面进胶，热流道的热量会导致浇口附近的热量集中，导致塑件的冷却失衡，从而导致塑件浇口表面出现温差线纹、浇口拉丝、局部变形严重等缺陷。在现有的热流道冷却系统中，很多时候采用浇口套的形式，但是很多浇口套在设计和加工的过程中比较困难，制造成本很高，同时有的浇口套需要更为先进的设备进行加工例如车铣床等，并且在设计时，也会由于设计的密封圈为侧面给压力，在长时间的使用下，会导致就密封圈变形的漏水，损坏热流道影响时间的成型，随着现代科技的发展，3d打印技术的日渐成熟，我们可以利用3d打印技术来解决或者替代传统的设计和加工，从而满足塑件质量的提升。

关键词：注塑模具、冷却系统、铍铜、3d打印技术等

一、铍铜冷却

铍铜在模具设计中常用于作冷却配件使用，在一般设计中，铍铜主要用于配件的制作，模具在设计时，会遇到薄且多的胫位，传统的冷却水路无法打入，形成冷却回路。这种情况下一般采用铍铜冷却。但在设计中一般设计的铍铜配件都需要在底部通水，铍铜相对其他材料只是有更高的导热性，并不能自己消化热量，需要冷却水将热量带走。除此之外，利用铍铜配件冷却在长时间的高温高压下，铍铜容易变形，更容易导致漏水的情况，且在加工中也需要针对铍铜的特性进行相关加工工艺的设计。

二、金属3D打印却

目前金属3D打印成型技术主要有SLS、SLM、LENS、EBSM等，在我国3D打印技术于2015年左右区域成熟，于2020年左右开始应用于模具设计的配件制作，在模具设计中，3D打印技术常用于冷却、排气以及复杂难以加工的配件制作，虽然目前的金属打印技术的金属和模具本来的模具钢材有一定的差距，但是在一些复杂问题的解决时还是有很大的优势这些问题主要有：塑件的变形控制、模具研发周期的控制、塑件的注塑周期的控制以及设备成本等，在未来的模具工业中有巨大的发展前景。目前来说3d打印冷却配件价格上由于技术的普及性等相对铍铜来说没有竞争力，但是对于模具的塑件质量和模具寿命上都有重要的意义。

三、金属3D打印和传统铍铜冷却对比分析

1、经济性

总的来看铍铜的价格相对一般钢材还是很高的特别是进口的铍铜，虽然3d打印成型在价格上对比铍铜贵，但是利用3d打印技术可以大大缩短冷却时间减小生产周期，增强产品质量，总的来看当塑件达到一定产量这些简单的成本都将会大大减小。

2、冷却效果或散热性能

铍铜的冷却导热性相对一般的模具钢好的很多，对于3d打印来说，一般3d打印的材质导热性指定没有铍铜的导热性好，但是3d打印可以将复杂异形的水路加入其中，从而增强配件的恒温能力，能最快的将热量带到冷却水中，而且3d打印的水路设计可以极大的与塑件胶位对应，达到冷却效果最优化，增强了塑件质量，减小了塑件因温度导致的缺陷和变形。

3、配件加工和质量周期

在铍铜的加工中，铍铜由于铍铜本身硬度不足导致的配件变形的情况，变形主要有以下三种：

（1）加工变形

在配件的加工中，由于加工采用nc加工，金属表面收到积压导致配件变形，同时不恰当的装夹或者装夹力过大也会引起塑件的变形，这样的变形会导致塑件的精度变低甚至会出现飞边或者撞刀撞模的情况。

（2）钳工装配变形

在钳工的验配中，会由于不小心的操作或者正常拆卸下的撞击导致加工好的配件发生一些不可逆的形变，这些微小的形变会改变塑件的质量从未改变塑件的壁厚或者装配简析，塑件会出现缩痕、飞边等，严重的会导致装配间隙增大导致汽车行驶过程中的异响。

（3）注塑冲击变形

在使用铍铜冷却的结构在设计考虑不合理的情况下还会导致由于瞬间注塑压力作用下的变形。特别是相对一些比较小的位置，本身的强度本来不是很高，生产时收到高压熔融塑料的冲击，配件会往冲击的方向变形，时间长了塑件一边的壁厚会增大，导致塑件的壁厚不均出而出现缩痕等缺陷，严重者会影响和合模导致模具配件和模具局部地区报废。

（4）塑件粘连变形

在塑件的取件时，有时候顶出设计无法放置或者顶出设计不合理的情况下会出现塑件粘连模具，这是由于塑件收缩导致的塑件向模具抱紧的情况，当塑件抱紧力太大除了会出现顶白和顶穿的情况，在取件时候也会由于取件的度和角度不合理而导致的将铍铜配件的拉变形的情况，当然这些变形对于一般的塑件说微小，甚至忽略不计，但是一些有局部强度较小的精密模具来说也会产生一定的风险。

3D打印在选择恰当的金属介质，硬度和变形会得到很好的缓解，但是3D打印的缺陷也很明确，在3D打印加工中由于受限制材料问题，在性价选择区域内好的材料很不符合实际的生产和加工，一般的材料表面质量和纯正的原生金属无法比较，所以目前3D打印一般只用于动模，再者其硬度化学性质和模具钢材本身有区别，在皮纹喷砂等直走上极具困难，做出的效果会出现段差。

除此之外，3d打印省去了许多的工艺流程在模具的制作周期上比较有竞争优势。

参考文献

[1]一种塑料件的注塑模具.《橡塑技术与装备》.2021（06）.