在
注塑加工中,熱流道與模具配合使用,并扮演著非常重要的角色。例如,在超薄件的注塑生產(chǎn)中(如手機(jī)電池蓋),通過(guò)使用熱流道能夠很輕松地生產(chǎn)出高精度、高質(zhì)量的產(chǎn)品;對(duì)于流動(dòng)性差的注塑原料,通過(guò)使用熱流道能明顯改善原料的流動(dòng)性,保證注塑生產(chǎn)順利進(jìn)行;對(duì)于一些大型注塑件,如汽車(chē)的保險(xiǎn)杠和門(mén)板、電視機(jī)后殼、空調(diào)外殼等,通過(guò)使用熱流道,使非常困難的注塑成型變得相對(duì)簡(jiǎn)單化。
作為一項(xiàng)先進(jìn)的
注塑加工技術(shù),熱流道技術(shù)在歐美國(guó)家的普及使用可以追溯到上個(gè)世紀(jì)的中期甚至更早,早在1940年12月,E.R.Knowles就取得了熱流道技術(shù)的專(zhuān)利權(quán)。而在中國(guó),這一技術(shù)的真正推廣應(yīng)用不過(guò)是近幾年發(fā)生的事情。熱流道技術(shù)只適用于塑料模具,而且也并不是每種塑料模具都適合的。
什么是熱流道
熱流道技術(shù)是應(yīng)用于塑料注塑模澆注流道系統(tǒng)的一種先進(jìn)技術(shù),是塑料注塑成型工藝發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向。所謂熱流道成型是指從注射機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài),在每次開(kāi)模時(shí)不需要固化作為廢料取出,滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。
近年來(lái),熱流道技術(shù)在中國(guó)的逐漸推廣,這在很大程度上是由于我國(guó)模具向歐美公司的出口量快速發(fā)展帶來(lái)的。在歐美國(guó)家,注塑生產(chǎn)已經(jīng)相當(dāng)?shù)囊蕾囉跓崃鞯兰夹g(shù)??梢赃@樣說(shuō),基本上沒(méi)有使用熱流道技術(shù)的模具現(xiàn)在已經(jīng)很難出口,這也造成了很多模具廠家對(duì)于熱流道技術(shù)的意識(shí)上的轉(zhuǎn)變。但是由于很多外國(guó)進(jìn)口的熱流道系統(tǒng)價(jià)格比較貴,國(guó)內(nèi)很大一部分廠家接受不了,所以就出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。這對(duì)于熱流道技術(shù)在中國(guó)的推廣有很大的好處。不過(guò)雖然熱流道技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始推廣,有的廠采用率達(dá)20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置,但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%, 與國(guó)外的50%~80%相比,還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
理想的注塑系統(tǒng)應(yīng)形成密度一致的部件,不受所有的流道、飛邊和澆口水口的影響。相對(duì)冷流道來(lái)講,熱流道要做到這一點(diǎn),就必須維持材料在熱流道內(nèi)的熔融狀態(tài),不會(huì)隨成形件送出。熱流道工藝有時(shí)稱為熱集流管系統(tǒng),或者稱為無(wú)流道模塑?;緛?lái)講,可以把熱集流管視為機(jī)筒和注塑機(jī)噴嘴的延伸部分。熱流道系統(tǒng)的作用就是把材料送到模內(nèi)的每一澆口。
流道系統(tǒng)的組成
1、熱流道板:其主要任務(wù)是恒溫地將熔體從主流道送入各個(gè)單獨(dú)噴嘴,在熔體傳送過(guò)程中,熔體的壓力降盡可能減小,并不允許材料降解。常用熱流道板的形式有:一字型,H型,Y型,X字型;結(jié)構(gòu)上有外加熱熱流道板和內(nèi)加熱熱流道板兩大類(lèi)。2、噴嘴:熱流道模具按噴嘴結(jié)構(gòu)形式不同有多種形式,類(lèi)型均大同小異,但各個(gè)廠家加工工藝和實(shí)施方法有很大區(qū)別,這決定了熱流道系統(tǒng)的質(zhì)量和價(jià)格的差異。一般有開(kāi)放式、針閥式和其他幾種特殊形式。針閥式噴嘴技術(shù)上較先進(jìn),優(yōu)點(diǎn)有:a.在制品上不留下進(jìn)澆口殘痕,進(jìn)澆口處痕跡平滑; b.能使用較大直徑的澆口,可使型腔填充加快,并進(jìn)一步降低注射壓力,減小產(chǎn)品變形。c.可防止開(kāi)模時(shí)出現(xiàn)牽絲現(xiàn)象及流涎現(xiàn)象;d.當(dāng)注塑機(jī)螺桿后退時(shí),可有效地防止從模腔中反吸物料;e.能配合順序控制以減少制品熔接痕。3、加熱元件熱流道加熱元件加熱元件是熱流道系統(tǒng)的重要組成部分,其加熱精度和使用壽命對(duì)于注塑工藝的控制和熱流道系統(tǒng)的工作穩(wěn)定影響重大。一般有加熱棒、加熱圈、管式加熱器、螺旋式加熱器(加熱盤(pán)條)等等。4、溫控器 溫控器就是對(duì)熱流道系統(tǒng)的各個(gè)位置進(jìn)行溫度控制的儀器,由底端向高端分別有通斷位式,積分微分比例控制式和新型智能化溫控器等種類(lèi),根據(jù)需要用戶可以同其它模內(nèi)組件配合使用。
隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用,熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由于上面講到的采用熱流道技術(shù)模具的諸多優(yōu)點(diǎn),因此,熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)外發(fā)展較快,許多塑料模具廠所生產(chǎn)的模具50%以上采用的熱流道技術(shù),甚至80%以上,效果十分明顯。熱流道在國(guó)內(nèi)也已用于生產(chǎn),但總體不足10%,這個(gè)差距相當(dāng)巨大,這意味著這個(gè)行業(yè)有著相當(dāng)大的市場(chǎng)空間存在。
熱流道技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)
那么,為什么會(huì)有這種熱流道技術(shù)出現(xiàn)呢?熱流道技術(shù)又能夠帶給我們那些好處呢?熟悉注塑工藝的朋友都知道,常規(guī)注塑成型經(jīng)常會(huì)有以下不利因素的出現(xiàn):1、充模困難;2、薄壁大制件的變形;3、澆道原材料的浪費(fèi);4、多模腔模具的注塑件質(zhì)量不一。熱流道技術(shù)的出現(xiàn),則給這些問(wèn)題提供了比較完善的解決方案,一般來(lái)講,采用熱流道有以下的好處:1、節(jié)約原材料,降低成。2、縮短成型周期,提高機(jī)器效率。 3、改善制品表面質(zhì)量和力學(xué)性能。4、不必用三板式模具即可以使用點(diǎn)澆口。5、可經(jīng)濟(jì)地以側(cè)澆口成型單個(gè)制品。6、提高自動(dòng)化程度。7、可用針閥式澆口控制澆口封凍。8、多模腔模具的注塑件質(zhì)量一致。9、提高注塑制品表面美觀度。
但是,每一項(xiàng)技術(shù)都會(huì)有自身的缺點(diǎn)存在,熱流道技術(shù)也不例外:1、 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高,維護(hù)費(fèi)用高。2、開(kāi)機(jī)需要一段時(shí)間工藝才會(huì)穩(wěn)定,造成開(kāi)價(jià)廢品較多。3、出現(xiàn)熔體泄露、加熱元件故障時(shí),對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度影響較大。上面第三項(xiàng)缺點(diǎn),格外需要注意,通過(guò)采購(gòu)質(zhì)量上等的加熱元件、熱流道板以及噴嘴并且使用時(shí)精心維護(hù),可以減少這些不利情況的出現(xiàn)。
熱尖式熱流道系統(tǒng)(HOT TIP)
其工作原理就是通過(guò)位于噴嘴前端的鑲件HOT TIP與冷卻系統(tǒng)相結(jié)合,以對(duì)澆口處的塑料成型加工溫度進(jìn)行精確的調(diào)整和控制。因而噴嘴鑲件HOT TIP的制造材料與形狀設(shè)計(jì)非常重要。熱尖式(HOT TIP)熱流道系統(tǒng)可以用于加工絕大多數(shù)結(jié)晶型和非結(jié)晶型塑料如PP、PE、PS、LCP、PA、PET、PBT、PEEK、POM、PEI、PMMA、ABSPVC、PC、PSU、TPU等。一般來(lái)說(shuō),熱尖式澆口多用于中小尺寸零件的加工,尤其適用于微小零件的加工。澆口截面直徑大多在0.5mm-2.0mm之間。澆口截面直徑的確定主要由零件重量與壁厚決定,當(dāng)然也要考慮材料與零件質(zhì)量要求。若使用截面直徑較小的澆口,注射充模階段結(jié)束后澆口封閉快、零件上澆口痕跡小、零件表面美觀質(zhì)量好。如果澆口直徑過(guò)小,將導(dǎo)致塑料流經(jīng)澆口時(shí)剪切速率過(guò)高,會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞塑料熔體分子鏈結(jié)構(gòu)或塑料中的添加材料,致使制品質(zhì)量不合格無(wú)法滿足使用要求。在對(duì)澆口尺寸的選擇上一慣做法是根據(jù)零件澆口處壁厚來(lái)初步確定澆口大?。簼部谥睆?nbsp;=(0.75-1.0)零件澆口處壁厚。加工易流塑料取較小值,加工難流動(dòng)的塑料或?qū)羟忻舾械乃芰蟿t取較大值。 通常熱尖式澆口直接開(kāi)在零件上,亦可將其開(kāi)在冷澆道上再將冷澆口開(kāi)在零件上。這就是熱流道與冷流道相結(jié)合的一種模具系統(tǒng)。在應(yīng)用熱尖式澆口制作塑料零件時(shí),總會(huì)或多或少在零件上留下澆口痕跡。很多時(shí)侯澆口痕跡會(huì)高出零件表面,影響到零件的美觀或影響到與其它零件的裝配。所以在選擇澆口位置時(shí),應(yīng)盡量將澆口放在零件上的凹進(jìn)隱蔽處。
澆套式熱流道系統(tǒng) (SPRUE GATING)
在澆套式熱流道系統(tǒng)里,塑料經(jīng)過(guò)暢通的流道(OPEN PIPE)進(jìn)入模腔。澆口處塑料流動(dòng)壓力損失小。澆套式熱流道系統(tǒng)比較適合于中等尺寸重量以上零件的注塑加工成型。使用澆套式熱流道系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是塑料在流經(jīng)澆口充模時(shí)所經(jīng)歷的剪切速率低,零件成型后殘余應(yīng)力小,變形程度少,零件機(jī)械強(qiáng)度比較好。與熱尖式澆口相比,澆套式澆口尺寸要大一些,所以澆口痕跡也可能會(huì)比較大。因此,一般情況下對(duì)于澆口美觀程度要求較嚴(yán)格的模具常采用塑料注塑成型法;而對(duì)澆口美觀程度要求不高的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件則可由澆套式熱流道系統(tǒng)制造。人們也常常將澆套式澆口與冷澆道結(jié)合使用,即把澆套式噴嘴作為主澆道,將澆套式澆口開(kāi)在冷澆道上。在這種應(yīng)用中,澆套式澆口可開(kāi)的大一些以利于塑料流動(dòng),因?yàn)闊o(wú)人在意冷澆道上的澆口痕跡大小。 與應(yīng)用熱尖式熱流道系統(tǒng)類(lèi)似,澆口處塑料溫度與模具溫度的控制極為重要。需要圍繞澆口設(shè)置獨(dú)立的冷卻回路。因?yàn)闈蔡资綕部诔叽绫容^大,如果澆口處溫度控制的不好,就更容易出現(xiàn)澆口在開(kāi)模后密封不住塑料流淌的問(wèn)題。澆套式熱流道系統(tǒng)的噴嘴鑲件也有多種尺寸形狀及制造材料的變化,要結(jié)合欲加工的塑料種類(lèi)(如結(jié)晶型塑料還是非結(jié)晶型塑料)與澆口冷卻情況等來(lái)綜合考慮。
如前所述,熱流道技術(shù)在中國(guó)的普及率很低,其原因是多方面的。很多模具企業(yè)和注塑企業(yè)對(duì)這一技術(shù)都持有觀望的態(tài)度,甚至根本不了解它,這其中的很大部分原因在于熱流道供應(yīng)商的宣傳不夠。作為熱流道供應(yīng)商,必須要讓其最終客戶(注塑企業(yè))明白,使用熱流道是幫助他們贏利,不僅能使他們的產(chǎn)品更加美觀,原材料得到節(jié)約,生產(chǎn)效率更高,而且還可以幫助其大幅度提高模具的使用壽命。這方面,熱流道供應(yīng)商和作為中間環(huán)節(jié)的模具企業(yè)均有大量的工作要做;另一方面,在于教會(huì)客戶正確的使用熱流道系統(tǒng)。很多客戶(包括模具企業(yè)和注塑企業(yè))在購(gòu)買(mǎi)了熱流道以后,由于使用不當(dāng),常常會(huì)燒壞加熱元件甚至于溫度控制器,從而輕則導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降,重責(zé)導(dǎo)致模具受損、注塑機(jī)停轉(zhuǎn)等等,這樣一來(lái),客戶就會(huì)誤認(rèn)為熱流道是一件不好的東西。因此,在中國(guó)推廣熱流道技術(shù),對(duì)客戶的宣傳工作任重而道遠(yuǎn),使注塑企業(yè)接受并真正學(xué)會(huì)使用熱流道技術(shù)將是熱流道供應(yīng)商今后最主要的工作。
熱流道技術(shù)廣泛應(yīng)用是塑料模具的一大變革。在注塑成型方面,其擁有相當(dāng)多的無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),可以這樣說(shuō),隨著其技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展成熟和制造成本的的降低,熱流道技術(shù)將越來(lái)越顯現(xiàn)其巨大的優(yōu)勢(shì)。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件,做好熱流道技術(shù)的宣傳推廣,是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。
熱流道澆注系統(tǒng)可理解為注射成型機(jī)械的延伸。熱流道系統(tǒng)的功能是絕熱地將熱塑性熔體送到成型模具附近或直接送入模具。熱流道能夠獨(dú)立地加熱,而在注塑模具中熱絕緣,這樣能夠單獨(dú)補(bǔ)償因?yàn)榕c“冷”模具接觸而造成的熱量損耗。熱流道模具已被成功地用于加工各種塑料材料,可以用冷流道模具加工的塑料材料幾乎都可以用熱流道模具加工。其零件最小的在0.1克以下,最大的在30公斤以上。熱流道模具在電子、汽車(chē)、醫(yī)療、日用品、玩具、包裝、建筑、辦公設(shè)備等領(lǐng)域都有著到廣泛的應(yīng)用。
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