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塑料注射模的熱流道系統(tǒng)及其應(yīng)用

2010年06月29日 11:50來(lái)源： >>進(jìn)入該公司展臺(tái)人氣：1104


注射模熱流道是通過(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口內(nèi)的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注射機(jī)噴嘴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài),使流道中的塑料保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開流道取出凝料,再開機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。該技術(shù)問(wèn)世于上世紀(jì)50年代，其應(yīng)用推廣雖經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間，但其*仍逐年上升，上世紀(jì)80年代中期，美國(guó)的熱流道模具占注射模總數(shù)的15%~17%，歐洲為12%~15%，日本約為 10%，但到了上世紀(jì)90年代，美國(guó)生產(chǎn)的塑料注射模具中熱流道模具已占40%以上，在大型制品的注射模具中則占90%以上。熱流道技術(shù)的應(yīng)用和推廣是推動(dòng)熱塑性塑料注射成型向節(jié)能、低耗、方向發(fā)展的強(qiáng)勁動(dòng)力，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,熱流道技術(shù)正不斷完善和加快其推廣與使用。
1 熱流道系統(tǒng)的特點(diǎn)
熱流道系統(tǒng)與普通流道系統(tǒng)相比較具有如下特點(diǎn)：
1）無(wú)澆注系統(tǒng)凝料   熱流道系統(tǒng)避免了普通澆注系統(tǒng)中產(chǎn)生的大量澆注系統(tǒng)凝料的問(wèn)題，因而在制品成型后無(wú)需修剪，減少了二次加工，同時(shí)也省去了凝料挑選、粉碎和重新染色回收等工序，省工、省時(shí)、節(jié)能降耗。
2）節(jié)約原料、降低生產(chǎn)成本   普通澆注系統(tǒng)中要產(chǎn)生大量的澆注系統(tǒng)凝料，在生產(chǎn)小制品時(shí)，澆注系統(tǒng)凝料的重量可能超過(guò)制品重量。由于塑料在熱流道模具內(nèi)一直是處于熔融狀態(tài)，制品不需修剪澆口，基本上是無(wú)廢料加工，可節(jié)約大量原材料，降低生產(chǎn)成本。
3） 適用樹脂范圍廣  由于熱流道溫控系統(tǒng)技術(shù)的不斷完善及發(fā)展，現(xiàn)在熱流道不僅可以用于熔融溫度較寬的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），同時(shí)也能用于加工溫度范圍窄的熱敏性塑料，如聚氯乙烯（PVC）、聚甲醛（POM）等，對(duì)易產(chǎn)生流涎的聚酰胺（PA），通過(guò)選用閥式熱噴嘴也能實(shí)現(xiàn)熱流道成型。
4）提高產(chǎn)品質(zhì)量   在大量采用熱流道模具進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)，注射用原料中不再大量摻雜經(jīng)過(guò)反復(fù)加工已經(jīng)降解了的澆注系統(tǒng)凝料，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到全面提高。同時(shí)由于澆注系統(tǒng)塑料保持熔融，流動(dòng)時(shí)壓力損失小，易實(shí)現(xiàn)多澆口、多型腔模具以及大型制品的低壓注射。
5）降低廢品率   熱流道系統(tǒng)有利于壓力傳遞，降低注射壓力，減小塑件內(nèi)應(yīng)力，增加產(chǎn)品強(qiáng)度和剛度，可以在一定程度上克服了制件因補(bǔ)料不足而產(chǎn)生的凹陷、縮孔等缺陷，達(dá)到降低廢品率的目的。
6）縮短注射成型周期  因?yàn)槭∪チ巳〕鰸沧⑾到y(tǒng)凝料的工作，所以在操作上與普通流道相比，縮短了開合模行程，不僅制件的脫模和成型周期縮短，而且有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì), 與普通流道相比改用熱流道后模具的成型周期一般可以縮短30%，從而提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)利潤(rùn)和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。
7） 可成型較長(zhǎng)尺寸的制品   由于制品脫模時(shí)不再帶有主流道和分流道，可以縮短模具的開模距離和合模行程，因而在同一設(shè)備上可以成型尺寸更長(zhǎng)的制品。
8） 可用小型設(shè)備生產(chǎn)大尺寸制件   由于注射壓力的降低以及開模距離、合模行程減小等生產(chǎn)條件的改善，使得采用小型設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)大尺寸制件成為可能。
9） 有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)   由于采用熱流道系統(tǒng)技術(shù)，省去了去除料把、二次加工等后續(xù)工序，因而可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
2采用熱流道成型的塑料應(yīng)具備的性質(zhì)
1） 流動(dòng)性隨壓力變化的敏感性大  采用熱流道成型的塑料要求在不加注射壓力時(shí)不流動(dòng)，但施以很低的注射壓力即可流動(dòng)。
2） 粘度隨溫度變化的敏感度小  采用熱流道成型的塑料要求在低溫下具有較好的流動(dòng)性，同時(shí)在高溫時(shí)具有熱穩(wěn)定性。
3）熱變形溫度高   制件在較高溫度時(shí)即可快速固化被頂出。
4）流動(dòng)性好的塑料可適應(yīng)大多數(shù)熱流道系統(tǒng)。
3熱流道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
熱流道系統(tǒng)一般由熱噴嘴、分流道板、模具溫度控制器和附件等幾部分組成。
3.1熱噴嘴
熱噴嘴包括開放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴。由于熱噴嘴形式直接決定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造，因而常相應(yīng)的將熱流道系統(tǒng)分為開放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)。
3.2分流道板
分流道板在一模多腔或者多點(diǎn)進(jìn)料、單點(diǎn)進(jìn)料但料位偏置時(shí)采用。分流道板的材料通常采用P20或H13。分流道板一般分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩大類，其結(jié)構(gòu)形式主要由型腔在模具上的分布情況、噴嘴排列方式及澆口位置決定。
3.3 模具溫度控制器
模具溫度控制器包括主機(jī)、電纜、連接器和接線公母座等。
3.4附件
熱流道附件通常包括加熱器和熱電偶、流道密封圈、接插件及接線盒等。
4 應(yīng)用熱流道技術(shù)的主要技術(shù)關(guān)鍵
成功應(yīng)用熱流道技術(shù)的模具需要多個(gè)環(huán)節(jié)予以保障。其中zui重要的有兩個(gè)技術(shù)因素：一是塑料溫度的控制；二是塑料流動(dòng)的控制。
4.1塑料溫度的控制
在熱流道模具應(yīng)用中塑料溫度的控制極為重要。許多廠家在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的加工及產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，其主要原因是由于熱流道系統(tǒng)溫度控制的不好。如使用熱針式澆口方法注射成型時(shí)產(chǎn)品澆口質(zhì)量差問(wèn)題；閥式澆口方法成型時(shí)閥針關(guān)閉困難問(wèn)題；多型腔模具中的零件填充時(shí)間及質(zhì)量不一致問(wèn)題等。如果能應(yīng)盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應(yīng)變能力則可避免上述問(wèn)題。
4.2塑料流動(dòng)的控制
塑料在熱流道系統(tǒng)中要流動(dòng)平衡，澆口要同時(shí)打開使塑料同步填充各型腔，對(duì)于零件重量相差懸殊的型腔要進(jìn)行流道尺寸設(shè)計(jì)平衡。否則，就會(huì)出現(xiàn)有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過(guò)度、飛邊過(guò)大、質(zhì)量差等問(wèn)題。熱流道流道尺寸設(shè)計(jì)要合理，尺寸太小充模壓力損失過(guò)大；尺寸太大則熱流道體積過(guò)大，塑料在熱流道系統(tǒng)中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，損壞材料性能而導(dǎo)致零件成型后不能滿足使用要求。世界上已經(jīng)有專門幫助用戶進(jìn)行*流道設(shè)計(jì)的 CAE軟件如MOLDCAE。
5 熱流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素
由于熱流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程涉及面廣，往往會(huì)有多次的溝通和反復(fù)。一個(gè)良好的設(shè)計(jì)方案，才能確保熱流道系統(tǒng)很好的工作，達(dá)到理想的效果。概括起來(lái)，熱流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素包括：
1） 澆口和流道平衡  
為了確保零件型腔均勻填充，必須使得流道平衡。無(wú)論單點(diǎn)還是多點(diǎn)澆口，若不能使流道平衡，那么肯定無(wú)法獲得高品質(zhì)的制品。
熱流道系統(tǒng)的澆口和流道設(shè)置，通常會(huì)首先根據(jù)已有的類似產(chǎn)品或者專家知識(shí)，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后在CAE軟件上進(jìn)行模擬分析，模擬分析的結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)者對(duì)流道系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)或者確認(rèn)，復(fù)雜的或重要的塑件需再次甚至多次重復(fù)這一過(guò)程。
2） 良好的加熱系統(tǒng)和可靠的溫控系統(tǒng) 
剛開始注塑時(shí)，在熱流道系統(tǒng)中的塑料是硬的，必須盡快升溫到使塑料能在流道中流動(dòng)。對(duì)中小型模具，能使塑料在15~30min以內(nèi)從冷態(tài)達(dá)到操作溫度。加熱元件的布置應(yīng)考慮流道的形狀，盡量保證加熱元件在各處與流道有相等的距離，且加熱元件不應(yīng)橫跨過(guò)流道。熱流道系統(tǒng)溫度控制必須準(zhǔn)確可靠，應(yīng)充分考慮到塑料的性能，控制熔體塑料溫度。
3） 良好的機(jī)械性能
（1）耐腐耐磨性　有些塑料如PVC在成型時(shí)對(duì)模具零件具有強(qiáng)腐蝕性，而玻璃纖維增強(qiáng)塑料在成型時(shí)對(duì)模具零件會(huì)產(chǎn)生很大的磨損。熱流道系統(tǒng)相應(yīng)部件必須具有足夠的耐腐耐磨能力。
（2）正確考慮熱膨脹性　必須要準(zhǔn)確地進(jìn)行熱膨脹性計(jì)算，所計(jì)算的膨脹值適用于以下兩個(gè)區(qū)域：熱流道噴嘴和模腔澆口的準(zhǔn)確定位以及必須的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
3）機(jī)械強(qiáng)度　熱流道系統(tǒng)須具有足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度以承受流道里巨大的塑料熔體壓力，但也必須適當(dāng)。
（4）流道部分機(jī)加工須*區(qū)域　熱流道分流板上兩個(gè)直流道的相交處要光整圓滑，流道管壁需進(jìn)行拋光處理，以避免出現(xiàn)流道死角，防止材料降解，同時(shí)也便于快速換色。
（5）恰當(dāng)?shù)拿芊狻≡跓崃鞯老到y(tǒng)正常工作狀況下，流道各組成部分都不應(yīng)發(fā)生樹脂泄露，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐剐孤兜陌l(fā)生，并做到能方便的觀察。
6 結(jié)束語(yǔ)
熱流道模塑技術(shù)發(fā)展至今，在國(guó)外已相當(dāng)成熟并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，在我國(guó)熱流道的推廣和應(yīng)用也正處于起步、推廣和上升階段。隨著熱流道技術(shù)的日趨成熟，熱流道系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的注意和青睞，熱流道模塑技術(shù)的推廣和應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)本身的改革和發(fā)展具有積極的作用，其顯著的*性和性能不斷地完善無(wú)疑將會(huì)使這項(xiàng)技術(shù)以更快的速度在國(guó)內(nèi)得到更大的推廣應(yīng)用，為我國(guó)塑料模具行業(yè)整體水平的提高和發(fā)展發(fā)揮它應(yīng)有的作用。
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