Патронный ТЭН 3 кВт для пресс-формы: распределение по зонам

Форма среднего размера на 3 кВт почти никогда не греется одним патроном. Чаще ставят 2-4 нагревателя меньшей мощности по разным зонам: у литника, в теле формы, по краям. Зона у литника отдаёт тепло быстрее остальных и получает основную часть мощности, края греются от соседей и получают меньше. Типичная раскладка для 3 кВт: патрон 1,2 кВт у литника и два по 0,9 кВт в теле и у края.

Три патронных ТЭН в разрезе формы: у литника, в теле и у края. Контакты выведены наружу, на сухую сторону.

Почему одна форма греется неравномерно

Зона у литника держит контакт с горячим расплавом на каждом цикле впрыска и теряет тепло в металл формы быстрее остальных участков. Тело формы массивнее, прогревается дольше, но и остывает медленнее - инерция большая. Края обычно граничат с плитами крепления и охлаждающими каналами, через них тепло уходит в станину станка. Три разных зоны - три разных теплового режима в одном блоке стали.

Если поставить одинаковую мощность на весь объём формы, литник окажется недогрет на старте цикла, а край - перегрет к середине смены. На заявках такое выглядит как «форма то недогревает, то деталь коробит», хотя суммарная мощность подобрана правильно - просто она не там, где нужна.

Таблица: сколько мощности и патронов на каждую зону

Доли условные и зависят от геометрии конкретной формы: толщины стенок, расстояния до охлаждающих каналов, расположения относительно плит крепления. Для симметричной небольшой формы часто хватает трёх одинаковых патронов по 1 кВт. Для крупной или несимметричной - распределение смещается в сторону литника.

Пример расчёта для формы на 3 кВт

Форма среднего размера, литник смещён к одному краю. Берём три зоны:

• Литник: патрон 1,2 кВт
• Тело формы: патрон 1,0 кВт
• Край (дальний от литника): патрон 0,8 кВт

1,2 + 1,0 + 0,8 = 3,0 кВт - суммарная мощность та же, что у одного крупного патрона, но распределена по месту фактических тепловых потерь.

Для симметричных форм без выраженного смещения литника раскладка проще: три патрона по 1 кВт в трёх точках дают равномерный прогрев без расчёта долей.

Удельная мощность каждого патрона на контактном нагреве должна укладываться в 3-5 Вт/см² поверхности - это тот же норматив, что разбирали в статье про ТЭН для пресс-формы 1000 Вт. Чем короче патрон при той же мощности, тем выше нагрузка на оболочку и короче его ресурс.

Что будет, если поставить один патрон 3 кВт в центр

Один патрон на всю мощность формы концентрирует тепловой поток в одной точке. Металл вокруг него успевает перегреться задолго до того, как тепло дойдёт до краёв формы: сталь проводит тепло не мгновенно, а с задержкой в десятки секунд на каждый сантиметр. Центр формы выходит за рабочую температуру, а периферия не успевает прогреться до нужного режима за цикл.

Итог почти всегда один: неравномерная усадка пластика при остывании, деталь ведёт на стыке горячей и холодной зон, растёт процент брака по короблению. Это та ошибка, из-за которой на производстве меняют уже вторую форму, хотя дело было не в форме, а в схеме расстановки нагревателей.

Чек-лист: что прислать для расчёта

• Чертёж формы с обозначением зон, которые нужно греть (литник, тело, края)
• Площадь или объём каждой зоны
• Материал формы (сталь 45, инструментальная, алюминиевый сплав и т.д.)
• Рабочая температура эксплуатации формы

По этим четырём пунктам считаем количество патронов, их диаметр, длину активной зоны и мощность каждого - без фото и чертежа расчёт будет приблизительным.

Частые вопросы

Похожие разборы: для чего используются патронные нагреватели, блок из 3 патронов 12×250 мм на 1 кВт и что представляет собой патронный ТЭН.

Автор: Руслан Садыкбаев, производство ТЭН с 2017 года