從20世紀50年代，第一臺注射成型機（注塑機）開始昂勉，距今已經(jīng)有了60多年的歷史浪册，美國、德國岗照、日本作為注射成型機的傳統(tǒng)技術強國村象，在市場上依然保持著領先的定位，中國作為制造業(yè)的后起之秀攒至，據(jù)不完全統(tǒng)計已超過60家生產(chǎn)企業(yè)厚者。中國注塑機的產(chǎn)量占據(jù)了全球注塑機產(chǎn)量的2/3。因此中國的注塑機配套企業(yè)得以高速發(fā)展迫吐，其中主要以鑄件库菲、螺桿、電機志膀、伺服驅(qū)動器熙宇、機械手、料斗干燥機等行業(yè)均誕生了行業(yè)龍頭企業(yè)溉浙，并發(fā)展成為全球的塑機配套供應商烫止，其中以信易干燥機為代表。只有注塑機的加熱圈部分戳稽，目前在國內(nèi)沒有形成優(yōu)勢的龍頭企業(yè)馆蠕，形成了百家爭鳴，百花齊放的競爭態(tài)勢，就目前而言荆几，加熱圈這個偏門行業(yè)正在因為紅外節(jié)能加熱圈的出現(xiàn)打破混亂的市場格局，逐步形成行業(yè)龍頭及優(yōu)勢企業(yè)赊时。鑒于此吨铸，有著多年加熱圈從業(yè)經(jīng)歷的筆者，就目前中國市場上的主流塑機加熱圈做一個橫向?qū)Ρ茸婷耄园l(fā)展的眼光看待目前市場的發(fā)展方向诞吱。目前全球正在以巴黎氣候峰會為契機，國內(nèi)正在組建統(tǒng)一的碳資產(chǎn)交易市場竭缝，因此中國產(chǎn)注塑機為了順應國家建設資源節(jié)約型房维、環(huán)境友好型社會發(fā)展的方向，大力實施綠色發(fā)展戰(zhàn)略抬纸，緊緊抓住節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品成為市場熱點的機遇咙俩，注塑機加熱器商也加快傳統(tǒng)技術改造、升級換代的步伐湿故，并不斷采用節(jié)能降耗新技術阿趁、新產(chǎn)品、新工藝坛猪、新材料脖阵，以滿足各類生產(chǎn)家的低能耗需求。本文主要論述了目前注塑機常用加熱圈的結(jié)構(gòu)及工作原理墅茉，并將它們之間的性能與特點進行比較命黔，提出了個人的見解，供有關人士參考就斤。

1注塑機普通加熱圈的工作原理與結(jié)構(gòu)

1 .1電阻式加熱圈

目前市場上的大部分注塑機仍然采用電阻式加熱圈悍募，電阻式加熱圈是基于電流電阻熱效應來產(chǎn)生熱量，即當電流通過導體時战转，導體的電阻對電流有阻礙作用搜立，而電流要克服導體的阻力要做功，將電能轉(zhuǎn)化成熱能槐秧，并通過接觸式傳導的方式進行傳遞啄踊，故需將加熱圈的內(nèi)壁與料筒的外壁可靠且緊密接觸才能將熱能傳遞到料筒上。

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示刁标，主要山接線端子颠通、緊固螺釘、外殼膀懈、絕緣體顿锰、電阻絲5部分組成。

圖1電阻式加熱圈結(jié)構(gòu)圈

如圖1所示，電阻式加熱圈具有價格便宜硼控，結(jié)構(gòu)簡單刘陶，因結(jié)構(gòu)簡單而帶來的故障率低等優(yōu)勢。但是電阻式加熱圈的缺點也同樣明顯牢撼，因為是接觸式傳熱匙隔，而注塑機在高速運作過程中的震動，會影響普通加熱圈的加熱效率熏版，從而帶來耗能的增加纷责。

1.2電磁感應加熱圈

電磁感應加熱圈是利用磁場感應渦流加熱原理進行工作。將輸入工頻50 Hz/220 V交流電通過整流電路變成315 V的直流電撼短，再通過控制電路轉(zhuǎn)換成頻率為20-35  kHz的高頻電流再膳，高頻電流通過線圈時會產(chǎn)生高速變化的磁場，當磁場內(nèi)的磁力線通過金屬時曲横，會在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流喂柒，使金屬本身自行高速發(fā)熱。用于注塑機料筒加熱的電磁感應裝置通常山隔熱保溫材料胜榔、電磁線圈胳喷、護罩、控制器等組成夭织，如圖2所示吭露。

圖2 電磁感應加熱圈結(jié)構(gòu)圖

電磁感應技術，在2000年初期開始在塑機加熱圈領域應用尊惰，經(jīng)過近10年的發(fā)展讲竿，電磁感應技術逐步成為節(jié)能加熱圈的代名詞，而這在紅外節(jié)能加熱圈出現(xiàn)之后發(fā)生了根本性的變化弄屡。

1.3紅外節(jié)能加熱圈

目前也有叫做納米紅外電熱圈题禀、遠紅外加熱圈、納米加熱圈等膀捷，其本質(zhì)就是紅外線加熱圈迈嘹，其典型代表企業(yè)包含了VICHUN偉川紅外節(jié)能加熱圈、NEZOY納米紅外電熱圈全庸、AIKSEN納米紅外電熱圈秀仲。當紅外節(jié)能加熱圈的電阻絲通上交流電后，其自身已變成遠紅外輻射熱源壶笼，具有高強度神僵、高熱效、高穿透性覆劈、低能耗等特點保礼，并且沛励，利用紅外輻射加熱技術不論是對被加熱工件還是對環(huán)境都沒有污染。因此炮障，高紅外輻射加熱管是一種真正意義上的“綠色產(chǎn)品”高紅外輻射加熱管的工作原理是：電流在通過以特殊材料制成的加熱管的加熱絲時目派，加熱管會輻射出一定波長的紅外線，當紅外線被物體吸收時胁赢，物體即被加熱址貌。利用這一特性來加熱物體的技術就叫做紅外輻射加熱技術。由于不同材質(zhì)的物料對不同波長的紅外線的吸收程度不同,為了適應不同的加熱對象徘键，通過改變加熱絲的材料成分和繞制方法，可以產(chǎn)生不同波長的紅外線輻射”轶現(xiàn)在吹害，用于工業(yè)用途的紅外輻射主要是波長0.76～1.6μm左右的短波、波長1.6～4μm左右的中波和波長大于4μm的長波虚青。短波紅外輻射又叫近紅外輻射它呀，中波和長波又叫遠紅外輻射。由于紅外輻射的熱慣性極小而熱效率很高棒厘，利用短波纵穿、中波紅外輻射技術，可以高密度奢人、高能量谓媒、高強度地對工件（這里所指為炮筒又叫機筒）進行加熱，以達到提高加熱質(zhì)量何乎、縮短加熱時間句惯、節(jié)約加熱能源。目前市場上知名度較高的偉川紅外節(jié)能加熱圈加熱溫度可達500---700度支救，其遠紅外發(fā)射率可達90%以上抢野，同時偉川紅外節(jié)能加熱圈的紅外輻射源材質(zhì)匹配了目前注塑機采用的鉻鉬合金鋼材質(zhì)的物理特性，使得該品牌節(jié)能加熱圈相對其他同類產(chǎn)品具有更佳的節(jié)能效果各墨。

圖3 以偉川紅外節(jié)能加熱圈結(jié)構(gòu)圖為例

2 各種加熱圈的性能

以上介紹了在注塑機上廣泛運用的加熱圈結(jié)構(gòu)與工作原理指孤，下面從多角度對不同種類的加熱圈進行分析比較。

2.1節(jié)能

由于注塑機全電趨勢明顯贬堵，伺服系統(tǒng)的采用使得電加熱系統(tǒng)占整機能耗的30%以上恃轩，如果能合理的選用不同種類的加熱圈，就能降低能耗扁瓢，從而降低生產(chǎn)成本详恼。電阻式加熱圈是電阻絲發(fā)熱，通過接觸傳導方式將熱量傳遞到料筒上引几，且只有加熱圈內(nèi)壁傳遞熱能昧互，而其外壁的熱量大部分散失到空氣中挽铁，因為熱平衡的原因，外表面的溫度和工作設定溫度保持一致敞掘，在200~300℃以上叽掘，存在極大的熱損失。而電磁感應加熱圈本體并不發(fā)熱玖雁，且實際使用中會在料筒外部包裹一定厚度的保溫材料更扁，電磁感應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赫冬，這樣熱能損失會大大降低浓镜，提高了熱效率，因此節(jié)能效果顯著劲厌。紅外加熱圈采用高品質(zhì)電阻加石英管的方式組成紅外發(fā)生器膛薛，其本身可高密度、高能量补鼻、高強度地對工件進行加熱哄啄，同時反射結(jié)構(gòu)的采用，以及航天級保溫隔熱材料的應用风范，使得增加了紅外輻射效率咨跌，減少了熱能損失，節(jié)能效果明顯硼婿。綜合實驗數(shù)據(jù)锌半，三種加熱圈的表面溫度與最高節(jié)能率如圖4所示。

圖4 三種加熱圈節(jié)能率比較

 從圖示可以看到電磁加熱圈的表面溫度以及相對普通加熱圈節(jié)能率都有優(yōu)勢寇漫，但是為什么現(xiàn)在是紅外節(jié)能加熱圈占據(jù)了節(jié)能加熱圈市場的主導地位呢拳喻？接下來詳細分析。

2.2安全性

電阻式加熱圈山于采用電阻絲為發(fā)熱元件猪腕，對人體健康無不良影響冗澈。而電磁感應加熱圈是高頻電流通過線圈產(chǎn)生高速變化的交變磁場，當磁場強度到達一定量時會對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成危害陋葡。筆者參考互聯(lián)網(wǎng)的一個案例做分析亚亲，以一臺鎖模力為90 T的注塑機為測試樣機，該機配置三段電磁感應加熱圈腐缤，每段額定功率為2.25  kW捌归，根據(jù)EN62233- 2008電磁場的測量方法，使用電磁場分析儀ELT- 400逐段通電進行測試岭粤，測試的數(shù)據(jù)如表1所示惜索。

表1 某電磁感應加熱圈磁通量值

分析表1的檢測數(shù)據(jù)可知:當分別將各段電磁加熱圈逐個通電時，測出磁通量密度還較小剃浇，而如果同時對兩段以上的加熱圈通電后巾兆，我們發(fā)現(xiàn)磁通量密度會顯著增大猎物，加權(quán)值W達到1.804，而根據(jù)歐盟EN62233標準中規(guī)定此值需小于1角塑，故可認為是不符合此標準的蔫磨。但目前國內(nèi)僅對家用和類似用途電器的電磁設備作了具體的規(guī)定，并沒有適用于工業(yè)用途而設計的電磁設備的相關標準圃伶。電磁感應加熱圈的廠商也只根據(jù)歐盟標準堤如，對單個加熱圈的四周進行EMF測試，沒有對多個加熱圈在實際工況下進行檢測窒朋，電磁加熱圈的電磁輻射強度仍然較大搀罢，存在不確定的危險性，特別是對注塑機這樣的精密機械侥猩，可能產(chǎn)生極為嚴重的干擾魄揉。而紅外加熱圈通電后只產(chǎn)生熱輻射，熱量通過紅外輻射傳導拭宁，不產(chǎn)生高頻輻射，且紅外線的波長是對人體健康有益的光波瓣俯，有促進人體血液循環(huán)的功能杰标，對人體有益而無害。

2.3熱慣性與溫控精度

 注塑機的溫控精度對制品的質(zhì)量影響較大彩匕，特別是對溫度較敏感的塑料腔剂，要求溫度控制在±3℃。

電阻式加熱圈是電阻絲發(fā)熱驼仪，然后將熱量慢慢的從料筒外表面?zhèn)鲗е亮贤驳闹行牡贤餐獗砻鏈囟扰c料筒的塑料溫度有較大的誤差，當溫度到達設定值后绪爸，雖然電阻絲已停比加熱湾碎，但因其熱慣性大，料筒表面仍然繼續(xù)向料筒內(nèi)部傳導熱量奠货，造成溫控精度降低介褥，溫度容易過沖10℃以上。

電磁感應加熱圈是利用磁場感應渦流加熱原理递惋，被加熱的料筒通過自身的內(nèi)部分子碰撞發(fā)熱柔滔，加熱迅速，料筒的內(nèi)外溫度基本一致萍虽，溫度控制實時準確睛廊。但如果在產(chǎn)生高剪切熱的系統(tǒng)中使用，溫度容易過沖15℃以上杉编，故對溫度敏感的塑料是不適用的超全。

紅外加熱圈采用紅外線加熱管咆霜，因紅外線輻射加熱方式本身具有熱慣性小的特點，因此可以實現(xiàn)精準的溫度控制卵迂，從而避免溫度過沖等問題裕便。

2.4對電網(wǎng)的影響

電阻式加熱圈與紅外節(jié)能加熱圈都屬于直熱型發(fā)熱圈，不產(chǎn)生諧波见咒，對電網(wǎng)無不良影響偿衰。而電磁感應加熱圈山于采用了電子整流裝置與大功率的1GST，會產(chǎn)生高次諧波改览，對電網(wǎng)存在諧波污染下翎，使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，造成電網(wǎng)的功率損耗增加宝当、設備壽命縮短和不安全運行视事。另外對周邊的精密儀器也會帶來不良影響，如測溫熱電偶庆揩、位移傳感器俐东、注塑機控制器，則會出現(xiàn)溫度波動订晌、位置跳動虏辫、控制器失控等現(xiàn)象。

2.5成本和經(jīng)濟效益

筆者以一臺鎖模力為90T的注塑機為試驗機锈拨，同時參考偉川紅外節(jié)能加熱圈市場售價在400元/KW的報價進行計算砌庄，該機共有四段電加熱圈，電熱總功率為7.38 kW奕枢，分別配置不同類型的加熱圈娄昆，連續(xù)工作24 h后，測得相關數(shù)據(jù)如表2所示缝彬。

表2 三種加熱圈數(shù)據(jù)分析表

注:電費按1元/kW. h計算萌焰，1月按30天計算，1年按365天計算

上述數(shù)據(jù)表明谷浅，雖然電磁加熱圈與紅外加熱圈較電阻式加熱圈初期的投資成本很高杆怕，回收投資成本差額的周期約3個月左右，但節(jié)能的經(jīng)濟效益還是比較可觀的壳贪。

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)熱陵珍，發(fā)熱功率較小，其加熱溫度可至300 ℃左右违施，如需要更高的溫度時互纯，則需將表面功率密度加大，這樣就會使電阻絲在高溫下快速老化而燒斷磕蒲，所以電阻式加熱圈需要不定期的更換留潦，使用壽命大約為6個月只盹。電磁感應加熱圈特點就是只在被感應的金屬內(nèi)部才產(chǎn)生高溫，而加熱圈本體的溫度很低兔院，自身的電損耗很小殖卑，所以即使發(fā)熱功率很大時也不會影響加熱圈的使用壽命，但注塑機的料筒都有多個加熱區(qū)坊萝，每個加熱區(qū)都分別配置加熱圈和電磁感應控制器孵稽，故料筒上纏繞著多個電磁線圈，當流過電磁線圈的電流發(fā)生變化時十偶，變化的磁通量會使線圈產(chǎn)生感應電動勢菩鲜，也就是自感電動勢，且相鄰的兩個電磁線圈之間也存在互感電動勢惦积，自感電動勢與互感電動勢的存在接校，直接造成控制器的同步電路紊亂，電磁感應控制器經(jīng)常燒壞狮崩，使用壽命一般在1年左右蛛勉。紅外加熱圈發(fā)熱功率與電阻式相同，偉川紅外節(jié)能加熱圈因其新材質(zhì)電熱元件睦柴，但其使用壽命為5000小時以上诽凌。

3小結(jié)

 綜上所述，注塑機領域內(nèi)常用的加熱圈各有其優(yōu)缺點爱只，而節(jié)能減排、綠色發(fā)展又是當今世界的主旋律招刹，注塑機的電加熱技術也迎來了一個發(fā)展的重大契機恬试，紅外節(jié)能加熱圈必將憑借其高效、高密度等特點疯暑，逐步成為市場的主流產(chǎn)品训柴，而加熱圈產(chǎn)業(yè)方向必將在紅外節(jié)能加熱圈廠家中間產(chǎn)生加熱圈方向的龍頭企業(yè)，建議重點關注偉川紅外節(jié)能加熱圈妇拯、艾克森納米紅外電熱圈幻馁。