為了順應(yīng)國(guó)家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展的方向，大力實(shí)施綠色發(fā)展戰(zhàn)略，緊緊抓住節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品成為市場(chǎng)熱點(diǎn)的機(jī)遇，注塑機(jī)加熱器)‘商也加快傳統(tǒng)技術(shù)改造、升級(jí)換代的步伐，并不斷采用節(jié)能降耗新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料，以滿足各類生產(chǎn))‘家的不同需求。本文主要論述了目前注塑機(jī)常用電熱圈的結(jié)構(gòu)及工作原理，并將它們之間的性能與特點(diǎn)進(jìn)行比較，提出了個(gè)人的見(jiàn)解，供有關(guān)人士參考。

1注塑機(jī)常用電熱圈的工作原理與結(jié)構(gòu)

1 .1電阻式電熱圈

目前市場(chǎng)上的大部分注塑機(jī)仍然采用電阻式電熱圈，電阻式電熱圈是基于電流熱效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生熱量，即當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體的電阻對(duì)電流有阻礙作用，而電流要克服導(dǎo)體的阻力要做功，也就將電能轉(zhuǎn)化成熱能，并通過(guò)傳導(dǎo)的方式進(jìn)行傳遞，故需將加熱圈的內(nèi)壁與料筒的外壁可靠接觸才能將熱能傳遞到料筒上，而加熱圈外壁的熱量大部分散失到空氣中，造成熱效率下降，環(huán)境溫度上升。

1.2電磁感應(yīng)加熱圈

電磁感應(yīng)加熱圈是利用磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理進(jìn)行工作。將輸入工頻50 Hz/220 V交流電通過(guò)整流電路變成315 V的直流電，再通過(guò)控制電路轉(zhuǎn)換成頻率為20-35 kHz的高頻電流，高頻電流通過(guò)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)金屬時(shí)，會(huì)在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬本身自行高速發(fā)熱。用于注塑機(jī)料筒加熱的電磁感應(yīng)裝置通常山隔熱保溫材料、電磁線圈、護(hù)罩、控制器等組。

1.3納米紅外電熱圈

當(dāng)納米紅外電熱圈通上交流電后，其自身已變成遠(yuǎn)紅外輻射熱源，其表面溫度會(huì)逐漸升高，導(dǎo)致溫度梯度增大，使被加熱物體的熱傳導(dǎo)強(qiáng)度增強(qiáng)，吸熱能力大大提高。通過(guò)遠(yuǎn)紅外涂層將輻射熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能，增強(qiáng)了被加熱物體的熱能吸收速度。高效納米電熱層的表面黑度高，故能吸收大量的輻射熱能，又因其發(fā)射率高，故能將吸收的輻射熱能轉(zhuǎn)換成被加熱物體易吸收的遠(yuǎn)紅外熱能，熱轉(zhuǎn)化率高。

納米紅外電熱圈一般山遠(yuǎn)紅外涂層、鋁合金導(dǎo)熱層、納米電熱層、隔熱層、外殼、防輻射涂層等部分組成不。

2 各種電熱圈的性能

以上介紹了在注塑機(jī)上廣泛運(yùn)用的電熱圈結(jié)構(gòu)與工作原理，下面從多角度對(duì)不同種類的電熱圈進(jìn)行分析比較。

2.1節(jié)能

由于注塑機(jī)電加熱系統(tǒng)占整機(jī)能耗的15%-30%左右，如果能合理的選用不同種類的電熱圈，就能降低能耗，從而降低生產(chǎn)成本。電阻式電熱圈是電阻絲發(fā)熱，通過(guò)接觸傳導(dǎo)方式將熱量傳遞到料筒上，且只有電熱圈內(nèi)壁傳遞熱能，而其外壁的熱量大部分散失到空氣中，外表面的溫度一般在10%以上，存在比較大的熱能損失，節(jié)能效果不明顯。而電磁感應(yīng)加熱圈本體并不發(fā)熱，且實(shí)際使用中會(huì)在料筒外部包裹一定厚度的保溫材料，電磁感應(yīng)加熱圈的表面溫度在60攝氏度以下，料筒內(nèi)部的熱量只有微量輻射到空氣中，這樣熱能損失會(huì)大大降低，提高了熱效率，因此節(jié)能效果顯著。紅外電熱圈采用納米紅外電熱發(fā)生器，納米級(jí)電熱涂層的熱阻大、反射率高，安裝于料筒表面，可將散失的熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能以紅外輻射單向傳導(dǎo)至料筒表面，減少了熱能損失，節(jié)能效果明顯。

2.2安全性

電阻式加熱圈山于采用電阻絲為發(fā)熱元件，對(duì)人體健康無(wú)不良影響。而電磁感應(yīng)加熱

圈是山高頻電流通過(guò)線圈產(chǎn)生高速變化的交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)一定量時(shí)會(huì)對(duì)人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成危害。筆者曾以一臺(tái)鎖模力為90 t的注塑機(jī)為測(cè)試樣機(jī)，該機(jī)配置三段電磁感應(yīng)加熱圈，每段額定功率為2.25 kW，根據(jù)EN62233- 2008電磁場(chǎng)的測(cè)量方法，使用電磁場(chǎng)分析儀ELT- 400逐段通電進(jìn)行測(cè)試。

2.3熱慣性與溫控精度

注塑機(jī)的溫控精度對(duì)制品的質(zhì)量影響較大，特別是對(duì)溫度較敏感的塑料，要求溫度控制在士3 0C。電阻式加熱圈是電阻絲發(fā)熱，然后將熱量慢慢的從料筒外表面?zhèn)鲗?dǎo)至料筒的中心，料筒外表面溫度與料筒的塑料溫度有較大的誤差，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值后，雖然電阻絲已停比加熱，但因其熱慣性大，料筒表面仍然繼續(xù)向料筒內(nèi)部傳導(dǎo)熱量，造成溫控精度降低，溫度容易過(guò)沖1 0 0C以上。而電磁感應(yīng)加熱圈是利用磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理，被加熱的料筒通過(guò)自身的電流發(fā)熱，熱量山料筒整體產(chǎn)生，加熱迅速，料筒的內(nèi)外溫度基本一致，溫度控制實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。但如果在產(chǎn)生高剪切熱的系統(tǒng)中使用，溫度容易過(guò)沖15 0C以上，故對(duì)溫度敏感的塑料是不適用的。紅外電熱圈采用納米紅外電熱發(fā)生器，電熱轉(zhuǎn)換率高，熱效率95%以上，加熱速度比電磁感應(yīng)加熱圈慢，但因其本身熱慣性小，溫控精度較高，可明顯改善制品的品質(zhì)。

2.4對(duì)電網(wǎng)的影響

電阻式加熱圈與紅外電熱圈都屬于直熱型發(fā)熱圈，不產(chǎn)生諧波，對(duì)電網(wǎng)無(wú)不良影響。而電磁感應(yīng)加熱圈山于采用了電子整流裝置與大功率的1GST，會(huì)產(chǎn)生高次諧波，對(duì)電網(wǎng)存在諧波污染，使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，造成電網(wǎng)的功率損耗增加、設(shè)備壽命縮短和不安全運(yùn)行。另外對(duì)周邊的精密儀器也會(huì)帶來(lái)不良影響，如測(cè)溫?zé)犭娕肌⑽灰苽鞲衅?、注塑機(jī)控制器，則會(huì)出現(xiàn)溫度波動(dòng)、位置跳動(dòng)、控制器失控等現(xiàn)象。

2.5成本和經(jīng)濟(jì)效益

筆者以一臺(tái)鎖模力為90 t的注塑機(jī)為試驗(yàn)機(jī)，該機(jī)共有四段電加熱圈，電熱總功率為7.38 kW，分別配置不同類型的加熱圈，連續(xù)工作24 h后。

2.6發(fā)熱功率及使用壽命

電阻式加熱圈山于電阻絲發(fā)熱，發(fā)熱功率較小，其加熱溫度可至300 0C左右，如需要更高的溫度時(shí)，則需將表面功率密度加大，這樣就會(huì)使電阻絲在高溫下快速老化而燒斷，所以電阻式加熱圈需要不定期的更換，使用壽命大約為6個(gè)月。電磁感應(yīng)加熱圈特點(diǎn)就是只在被感應(yīng)的金屬內(nèi)部才產(chǎn)生高溫，而加熱圈本體的溫度很低，自身的電損耗很小，所以即使發(fā)熱功率很大時(shí)也不會(huì)影響加熱圈的使用壽命，但山于注塑機(jī)的料筒都有多個(gè)加熱區(qū)，每個(gè)加熱區(qū)都分別配置加熱圈和電磁感應(yīng)控制器，故料筒上纏繞著多個(gè)電磁線圈，當(dāng)流過(guò)電磁線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，變化的磁通量會(huì)使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就是自感電動(dòng)勢(shì)，且相鄰的兩個(gè)電磁線圈之間也存在互感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)與互感電動(dòng)勢(shì)的存在，直接造成控制器的同步電路紊亂，電磁感應(yīng)控制器經(jīng)常燒壞，使用壽命一般在1年左右。紅外電熱圈發(fā)熱功率與電阻式相同，但其使用壽命為2年左右。