沈志紅 段宗軍

（1、滁州科創(chuàng)模具有限公司 安徽滁州 239000；2、美的冰箱事業(yè)部工藝學院設備中心 安徽合肥 230601）

1 概述

冰箱（柜）箱體生產(chǎn)過程包括預裝、輸送、預熱、注料、發(fā)泡固化等工序，在這個過程中決定箱體質(zhì)量的主要工序是發(fā)泡固化。其中發(fā)泡固化時的溫度、夾具的精度、強度及其穩(wěn)定性、夾具結(jié)構(gòu)形式等，是影響箱體品質(zhì)的幾個因素。下面以直線式箱體發(fā)泡夾具為例逐一介紹。

2 內(nèi)、外模溫度對品質(zhì)的影響

2.1 內(nèi)模電加熱，環(huán)境風冷卻

2.1.1 加熱

內(nèi)模電加熱方式如圖1所示，包括送風風機、帶電加熱管的加熱箱、送風管道。加熱時加熱箱內(nèi)的電加熱管通電加熱，風機把加熱箱內(nèi)的熱風通過送風管道吹送到模具內(nèi)腔，間接加熱發(fā)泡模具，提供發(fā)泡工藝所要求的溫度。這種方式加熱時間長、能耗高。

2.1.2 冷卻

當發(fā)泡模具溫度達到發(fā)泡工藝要求的溫度時，加熱管斷電。因為加熱慣性和發(fā)泡料在乳白固化過程中釋放熱量，即使加熱管停止加熱，發(fā)泡模具溫度也會持續(xù)上升，當發(fā)泡模具溫度升高到一定溫度時（一般到50℃），發(fā)泡模具就需要冷卻?，F(xiàn)有狀況下冷卻唯一的方式是送風風機繼續(xù)吹風，而此時送風溫度與設備周邊當溫度基本相同，冷卻效果非常不理想。致使短時間內(nèi)內(nèi)模溫度繼續(xù)上升，一方面影響箱體發(fā)泡層質(zhì)量，另一方面可能會導致箱體內(nèi)膽局部受到破壞。

2.2 外模水加熱，自然冷卻

外模水加熱采用以水為介質(zhì)的模溫機做加熱源，包括模溫機、主水管道、發(fā)泡夾具上集成塊、從集成塊到發(fā)泡夾具各模板之間的循環(huán)水管等。加熱時，模溫機內(nèi)的熱水通過主水管道輸送到發(fā)泡夾具的集成塊上，再由集成塊和各模板之間的循環(huán)水管實現(xiàn)各模板與模溫機內(nèi)的水形成內(nèi)循環(huán)，給模板加熱。在循環(huán)水管與模板入水口接口處設置手動調(diào)節(jié)球閥，用于調(diào)整模板內(nèi)水的流量和溫度。加熱原理圖如圖2。

該溫度控制方式采用檢測模溫機回水口溫度，一旦回水溫度達到設定溫度，模溫機停止加熱，所有模板都會自然降溫；當回水溫度低于設定溫度，模溫機再次啟動加熱。這種加熱方式通常采用一臺模溫機給若干臺（一般4~6臺）發(fā)泡夾具模板加熱，受各種因素影響，幾臺發(fā)泡夾具各模板的溫度會有一定差異，無論模溫機處于加熱狀態(tài)還是停止加熱，均會有夾具模板溫度不均現(xiàn)象，不可避免地影響箱體發(fā)泡層質(zhì)量。

箱體發(fā)泡時需要的溫度以45℃為宜，一般要求模夾具的溫度控制在45±5℃。這樣既能有效確保發(fā)泡料有良好的流動性，又不會產(chǎn)生漏料，且有利于控制發(fā)泡層密度均勻。一旦溫度低于45±5℃范圍時，會出現(xiàn)：①發(fā)泡反應速度變慢，發(fā)生后發(fā)泡現(xiàn)象，即發(fā)泡箱體脫離模夾具時會繼續(xù)發(fā)泡。②漏料嚴重。③發(fā)泡料與內(nèi)膽和殼體粘接不足，出現(xiàn)脫殼現(xiàn)象。④發(fā)泡后的泡孔狀態(tài)不穩(wěn)定，產(chǎn)生收縮現(xiàn)象。⑤發(fā)泡料不能充分乳白，產(chǎn)生空殼現(xiàn)象。當溫度超過45±5℃范圍時，會出現(xiàn)：①發(fā)泡反應速度變快，瞬間局部發(fā)生料空現(xiàn)象。②內(nèi)膽發(fā)生變形及氣泡。③箱體外觀產(chǎn)生變形現(xiàn)象。④發(fā)泡料流動性能差，密度分布不均勻。⑤局部漏料嚴重。

所以，有效控制發(fā)泡溫度是確保箱體品質(zhì)的關鍵因素。推薦控溫方式如下所述。

2.3 內(nèi)、外模水加熱與冷卻

內(nèi)、外模水加熱采用以水為介質(zhì)的模溫機做加熱源，給發(fā)泡模具和外夾具加熱；內(nèi)、外模水冷卻采用以水為介質(zhì)的冷水機做冷卻源，給發(fā)泡模具和外夾具降溫。工作原理圖如圖3。

2.3.1 加熱

模溫機水加熱系統(tǒng)包括：模溫機、主水管道、從模溫機到發(fā)泡夾具上集成塊（與冷水共用）、角座閥、從集成塊到內(nèi)模及發(fā)泡夾具各模板之間的循環(huán)水管（與冷水共用）、溫度檢測探頭（共用）等。加熱時模溫機內(nèi)的熱水通過主水管道輸送到發(fā)泡夾具的集成塊上，再由集成塊到內(nèi)模及發(fā)泡夾具各模板之間的循環(huán)水管將集成塊與內(nèi)模、發(fā)泡夾具各模板對接，使發(fā)泡模具、發(fā)泡夾具各模板內(nèi)的水與模溫機內(nèi)的水形成內(nèi)循環(huán)，溫度在模溫機上設定和調(diào)整，內(nèi)模和模板的溫度通過安裝在其上的溫度檢測探頭檢測，熱水的通斷通過角座閥控制實現(xiàn)。

2.3.2 冷卻

冷水機冷卻系統(tǒng)包括：冷水機、主水管道、從冷水機到發(fā)泡夾具上集成塊（與熱水共用）、角座閥、從集成塊到內(nèi)模及發(fā)泡夾具各模板之間的循環(huán)水管（與熱水共用）等。冷卻時冷水機內(nèi)的冷卻水通過主水管道輸送冷水到發(fā)泡夾具上的集成塊上（熱水角座閥關閉、冷水角座閥打開），再由集成塊到內(nèi)模及發(fā)泡夾具各模板之間的循環(huán)水管將集成塊與內(nèi)模、發(fā)泡夾具各模板對接，使發(fā)泡模具、發(fā)泡夾具各模板內(nèi)的水與冷水機內(nèi)的水形成內(nèi)循環(huán)。冷水的通斷通過角座閥控制實現(xiàn)。當溫度低于發(fā)泡工藝要求溫度時，冷水角座閥關閉、熱水角座閥打開，內(nèi)?；虬l(fā)泡夾具各模板通入熱水，進行加熱。

工作過程中的冷、熱水閥通斷或切換，通過程序自動控制實現(xiàn)。這種冷、熱水快速切換有效保證內(nèi)模和發(fā)泡夾具各外模板溫度相對穩(wěn)定，有利于保障箱體發(fā)泡質(zhì)量。

3 側(cè)模板的強度及其限位裝置對品質(zhì)的影響

3.1 側(cè)模板強

在實際生產(chǎn)中我們對設備做了跟蹤和調(diào)查：圖4是同一個工廠從不同設備供應商采購的冰箱箱體發(fā)泡夾具，它們生產(chǎn)的冰箱箱體長、寬、高，最大尺寸均相同，側(cè)模板厚度也相同。左邊是國產(chǎn)設備，右邊是進口設備，但兩者側(cè)模板肋板分布確有較大差異。通過實際檢測發(fā)現(xiàn)，左邊這種肋板密度較小的側(cè)模板，發(fā)泡時變形量較大，中間部位外鼓最大2.5mm；右面肋板密度較大的側(cè)模板，發(fā)泡時變形量較小，中間部位外鼓最大1.55mm。

3.2 側(cè)模板限位裝置

在對發(fā)泡夾具側(cè)模板檢測時，發(fā)現(xiàn)其變形不僅受自身強度的影響，還與側(cè)模板外側(cè)限位裝置有很大關系。圖5是同一公司兩個工廠使用不同設備供應商提供的不同結(jié)構(gòu)的冰箱箱體發(fā)泡夾具，左邊夾具側(cè)模板采用三個限位支撐臂，右邊夾具側(cè)模板采用兩個限位支撐臂。帶有三個限位支撐臂的側(cè)模板發(fā)泡時變形量≤0.15mm，而采用兩個限位支撐臂的側(cè)模板發(fā)泡時變形量最大達2.5mm。

通過在實際生產(chǎn)過程中檢測發(fā)現(xiàn)：無論是哪種模板變形均會導致發(fā)泡后的冰箱箱體兩側(cè)外鼓，嚴重影響冰箱的品位品質(zhì)。我們在設計或選用發(fā)泡夾具時，即使不能掌握發(fā)泡時側(cè)模板實際所受張力，但通過類比的方式可以判斷，側(cè)模板具有足夠的強度和必要的限位裝置是確保冰箱（柜）箱體發(fā)泡質(zhì)量的又一因素。

4 底模板結(jié)構(gòu)對品質(zhì)的影響

圖6是兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)泡夾具底模板，左邊發(fā)泡夾具的底模板是按箱體寬度尺寸最小規(guī)格設計、制作，當生產(chǎn)箱體寬度尺寸增大時通過在底模板兩側(cè)增加拼塊方式實現(xiàn)，這樣會導致非金屬材料背板的箱體在發(fā)泡時后背產(chǎn)生壓痕等現(xiàn)象。另外其底模板中間安裝但定位鑲條，同樣非金屬材料背板的箱體發(fā)泡時后背產(chǎn)生鼓包。如圖7；右邊夾具的底模板也是按箱體寬度尺寸最小規(guī)格設計、制作，但無論生產(chǎn)哪種產(chǎn)品時，底模板上方就根據(jù)箱體規(guī)格，安裝一塊與箱體長度和寬度相等的后背板。這樣無論箱體后背板使用何種材料，發(fā)泡后箱體后背即不會產(chǎn)生壓痕，也不會有鼓包出現(xiàn)，有效保障箱體品質(zhì)。

5 結(jié)束語

從以上案例和實際使用對比及檢測的數(shù)據(jù)來看，發(fā)泡模具、發(fā)泡夾具各模板加熱方式及其溫度控制；發(fā)泡夾具各模板強度及限位裝置數(shù)量和分布情況；發(fā)泡夾具底模板結(jié)構(gòu)等對產(chǎn)品品質(zhì)均有較大影響，所以，在設備的設計階段，一方面要有充分的理論依據(jù)并借助這些理論依據(jù)進行大量的計算，得到足夠的數(shù)據(jù)支撐；另一方面還要緊密結(jié)合上產(chǎn)實踐對比分析，并加以完善。這樣才能從根本上保障冰箱（柜）箱體發(fā)泡質(zhì)量。