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【注塑加工vip】注塑模具热流道技术说明

注塑加工中,热流道与模具配合使用,并扮演着非常重要的角色。例如,在超薄件的注塑生产中(如手机电池盖),通过使用热流道能够很轻松地生产出高精度、高质量的产品;对于流动性差的注塑原料,通过使用热流道能明显改善原料的流动性,保证注塑生产顺利进行;对于一些大型注塑件,如汽车的保险杠和门板、电视机后壳、空调外壳等,通过使用热流道,使非常困难的注塑成型变得相对简单化。
 
作为一项先进的注塑加工技术,热流道技术在欧美国家的普及使用可以追溯到上个世纪的中期甚至更早,早在1940年12月,E.R.Knowles就取得了热流道技术的专利权。而在中国,这一技术的真正推广应用不过是近几年发生的事情。热流道技术只适用于塑料模具,而且也并不是每种塑料模具都适合的。
 
什么是热流道  
热流道技术是应用于塑料注塑模浇注流道系统的一种先进技术,是塑料注塑成型工艺发展的一个热点方向。所谓热流道成型是指从注射机喷嘴送往浇口的塑料始终保持熔融状态,在每次开模时不需要固化作为废料取出,滞留在浇注系统中的熔料可在再一次注射时被注入型腔。
 
近年来,热流道技术在中国的逐渐推广,这在很大程度上是由于我国模具向欧美公司的出口量快速发展带来的。在欧美国家,注塑生产已经相当的依赖于热流道技术。可以这样说,基本上没有使用热流道技术的模具现在已经很难出口,这也造成了很多模具厂家对于热流道技术的意识上的转变。但是由于很多外国进口的热流道系统价格比较贵,国内很大一部分厂家接受不了,所以就出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。这对于热流道技术在中国的推广有很大的好处。不过虽然热流道技术已经开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,但总体上热流道的采用率达不到10%, 与国外的50%~80%相比,还是远远不够的。
 
理想的注塑系统应形成密度一致的部件,不受所有的流道、飞边和浇口水口的影响。相对冷流道来讲,热流道要做到这一点,就必须维持材料在热流道内的熔融状态,不会随成形件送出。热流道工艺有时称为热集流管系统,或者称为无流道模塑。基本来讲,可以把热集流管视为机筒和注塑机喷嘴的延伸部分。热流道系统的作用就是把材料送到模内的每一浇口。    
 
流道系统的组成  
1、热流道板:其主要任务是恒温地将熔体从主流道送入各个单独喷嘴,在熔体传送过程中,熔体的压力降尽可能减小,并不允许材料降解。常用热流道板的形式有:一字型,H型,Y型,X字型;结构上有外加热热流道板和内加热热流道板两大类。2、喷嘴:热流道模具按喷嘴结构形式不同有多种形式,类型均大同小异,但各个厂家加工工艺和实施方法有很大区别,这决定了热流道系统的质量和价格的差异。一般有开放式、针阀式和其他几种特殊形式。针阀式喷嘴技术上较先进,优点有:a.在制品上不留下进浇口残痕,进浇口处痕迹平滑; b.能使用较大直径的浇口,可使型腔填充加快,并进一步降低注射压力,减小产品变形。c.可防止开模时出现牵丝现象及流涎现象;d.当注塑机螺杆后退时,可有效地防止从模腔中反吸物料;e.能配合顺序控制以减少制品熔接痕。3、加热元件热流道加热元件加热元件是热流道系统的重要组成部分,其加热精度和使用寿命对于注塑工艺的控制和热流道系统的工作稳定影响重大。一般有加热棒、加热圈、管式加热器、螺旋式加热器(加热盘条)等等。4、温控器 温控器就是对热流道系统的各个位置进行温度控制的仪器,由底端向高端分别有通断位式,积分微分比例控制式和新型智能化温控器等种类,根据需要用户可以同其它模内组件配合使用。  
 
随着热流道技术的日渐推广应用,热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于上面讲到的采用热流道技术模具的诸多优点,因此,热流道技术的应用在国外发展较快,许多塑料模具厂所生产的模具50%以上采用的热流道技术,甚至80%以上,效果十分明显。热流道在国内也已用于生产,但总体不足10%,这个差距相当巨大,这意味着这个行业有着相当大的市场空间存在。  
 
热流道技术的优、缺点  
那么,为什么会有这种热流道技术出现呢?热流道技术又能够带给我们那些好处呢?熟悉注塑工艺的朋友都知道,常规注塑成型经常会有以下不利因素的出现:1、充模困难;2、薄壁大制件的变形;3、浇道原材料的浪费;4、多模腔模具的注塑件质量不一。热流道技术的出现,则给这些问题提供了比较完善的解决方案,一般来讲,采用热流道有以下的好处:1、节约原材料,降低成。2、缩短成型周期,提高机器效率。 3、改善制品表面质量和力学性能。4、不必用三板式模具即可以使用点浇口。5、可经济地以侧浇口成型单个制品。6、提高自动化程度。7、可用针阀式浇口控制浇口封冻。8、多模腔模具的注塑件质量一致。9、提高注塑制品表面美观度。 
 
但是,每一项技术都会有自身的缺点存在,热流道技术也不例外:1、  模具结构复杂,造价高,维护费用高。2、开机需要一段时间工艺才会稳定,造成开价废品较多。3、出现熔体泄露、加热元件故障时,对产品质量和生产进度影响较大。上面第三项缺点,格外需要注意,通过采购质量上等的加热元件、热流道板以及喷嘴并且使用时精心维护,可以减少这些不利情况的出现。
 
热尖式热流道系统(HOT TIP)       
其工作原理就是通过位于喷嘴前端的镶件HOT TIP与冷却系统相结合,以对浇口处的塑料成型加工温度进行精确的调整和控制。因而喷嘴镶件HOT TIP的制造材料与形状设计非常重要。热尖式(HOT TIP)热流道系统可以用于加工绝大多数结晶型和非结晶型塑料如PP、PE、PS、LCP、PA、PET、PBT、PEEK、POM、PEI、PMMA、ABSPVC、PC、PSU、TPU等。一般来说,热尖式浇口多用于中小尺寸零件的加工,尤其适用于微小零件的加工。浇口截面直径大多在0.5mm-2.0mm之间。浇口截面直径的确定主要由零件重量与壁厚决定,当然也要考虑材料与零件质量要求。若使用截面直径较小的浇口,注射充模阶段结束后浇口封闭快、零件上浇口痕迹小、零件表面美观质量好。如果浇口直径过小,将导致塑料流经浇口时剪切速率过高,会严重损坏塑料熔体分子链结构或塑料中的添加材料,致使制品质量不合格无法满足使用要求。在对浇口尺寸的选择上一惯做法是根据零件浇口处壁厚来初步确定浇口大小:浇口直径 =(0.75-1.0)零件浇口处壁厚。加工易流塑料取较小值,加工难流动的塑料或对剪切敏感的塑料则取较大值。       通常热尖式浇口直接开在零件上,亦可将其开在冷浇道上再将冷浇口开在零件上。这就是热流道与冷流道相结合的一种模具系统。在应用热尖式浇口制作塑料零件时,总会或多或少在零件上留下浇口痕迹。很多时侯浇口痕迹会高出零件表面,影响到零件的美观或影响到与其它零件的装配。所以在选择浇口位置时,应尽量将浇口放在零件上的凹进隐蔽处。
 
浇套式热流道系统 (SPRUE GATING)       
在浇套式热流道系统里,塑料经过畅通的流道(OPEN PIPE)进入模腔。浇口处塑料流动压力损失小。浇套式热流道系统比较适合于中等尺寸重量以上零件的注塑加工成型。使用浇套式热流道系统的优点是塑料在流经浇口充模时所经历的剪切速率低,零件成型后残余应力小,变形程度少,零件机械强度比较好。与热尖式浇口相比,浇套式浇口尺寸要大一些,所以浇口痕迹也可能会比较大。因此,一般情况下对于浇口美观程度要求较严格的模具常采用塑料注塑成型法;而对浇口美观程度要求不高的内部结构件则可由浇套式热流道系统制造。人们也常常将浇套式浇口与冷浇道结合使用,即把浇套式喷嘴作为主浇道,将浇套式浇口开在冷浇道上。在这种应用中,浇套式浇口可开的大一些以利于塑料流动,因为无人在意冷浇道上的浇口痕迹大小。       与应用热尖式热流道系统类似,浇口处塑料温度与模具温度的控制极为重要。需要围绕浇口设置独立的冷却回路。因为浇套式浇口尺寸比较大,如果浇口处温度控制的不好,就更容易出现浇口在开模后密封不住塑料流淌的问题。浇套式热流道系统的喷嘴镶件也有多种尺寸形状及制造材料的变化,要结合欲加工的塑料种类(如结晶型塑料还是非结晶型塑料)与浇口冷却情况等来综合考虑。
 
如前所述,热流道技术在中国的普及率很低,其原因是多方面的。很多模具企业和注塑企业对这一技术都持有观望的态度,甚至根本不了解它,这其中的很大部分原因在于热流道供应商的宣传不够。作为热流道供应商,必须要让其最终客户(注塑企业)明白,使用热流道是帮助他们赢利,不仅能使他们的产品更加美观,原材料得到节约,生产效率更高,而且还可以帮助其大幅度提高模具的使用寿命。这方面,热流道供应商和作为中间环节的模具企业均有大量的工作要做;另一方面,在于教会客户正确的使用热流道系统。很多客户(包括模具企业和注塑企业)在购买了热流道以后,由于使用不当,常常会烧坏加热元件甚至于温度控制器,从而轻则导致产品质量下降,重责导致模具受损、注塑机停转等等,这样一来,客户就会误认为热流道是一件不好的东西。因此,在中国推广热流道技术,对客户的宣传工作任重而道远,使注塑企业接受并真正学会使用热流道技术将是热流道供应商今后最主要的工作。    
 
热流道技术广泛应用是塑料模具的一大变革。在注塑成型方面,其拥有相当多的无可比拟的优势,可以这样说,随着其技术的进一步发展成熟和制造成本的的降低,热流道技术将越来越显现其巨大的优势。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,做好热流道技术的宣传推广,是发展热流道模具的关键。
 
热流道浇注系统可理解为注射成型机械的延伸。热流道系统的功能是绝热地将热塑性熔体送到成型模具附近或直接送入模具。热流道能够独立地加热,而在注塑模具中热绝缘,这样能够单独补偿因为与“冷”模具接触而造成的热量损耗。热流道模具已被成功地用于加工各种塑料材料,可以用冷流道模具加工的塑料材料几乎都可以用热流道模具加工。其零件最小的在0.1克以下,最大的在30公斤以上。热流道模具在电子、汽车、医疗、日用品、玩具、包装、建筑、办公设备等领域都有着到广泛的应用。
 
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