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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中(如手機電池蓋),通過使用熱流道能夠很輕松地生產出高精度、高質量的產品;對于流動性差的注塑原料,通過使用熱流道能明顯改善原料的流動性,保證注塑生產順利進行;對于一些大型注塑件,如汽車的保險杠和門板、電視機后殼、空調外殼等,通過使用熱流道,使非常困難的注塑成型變得相對簡單化。
作為一項先進的
注塑加工技術,熱流道技術在歐美國家的普及使用可以追溯到上個世紀的中期甚至更早,早在1940年12月,E.R.Knowles就取得了熱流道技術的專利權。而在中國,這一技術的真正推廣應用不過是近幾年發(fā)生的事情。熱流道技術只適用于塑料模具,而且也并不是每種塑料模具都適合的。
什么是熱流道
熱流道技術是應用于塑料注塑模澆注流道系統(tǒng)的一種先進技術,是塑料注塑成型工藝發(fā)展的一個熱點方向。所謂熱流道成型是指從注射機噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài),在每次開模時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被注入型腔。
近年來,熱流道技術在中國的逐漸推廣,這在很大程度上是由于我國模具向歐美公司的出口量快速發(fā)展帶來的。在歐美國家,注塑生產已經相當的依賴于熱流道技術??梢赃@樣說,基本上沒有使用熱流道技術的模具現在已經很難出口,這也造成了很多模具廠家對于熱流道技術的意識上的轉變。但是由于很多外國進口的熱流道系統(tǒng)價格比較貴,國內很大一部分廠家接受不了,所以就出現了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。這對于熱流道技術在中國的推廣有很大的好處。不過雖然熱流道技術已經開始推廣,有的廠采用率達20%以上,一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位采用具有世界先進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不到10%, 與國外的50%~80%相比,還是遠遠不夠的。
理想的注塑系統(tǒng)應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。相對冷流道來講,熱流道要做到這一點,就必須維持材料在熱流道內的熔融狀態(tài),不會隨成形件送出。熱流道工藝有時稱為熱集流管系統(tǒng),或者稱為無流道模塑?;緛碇v,可以把熱集流管視為機筒和注塑機噴嘴的延伸部分。熱流道系統(tǒng)的作用就是把材料送到模內的每一澆口。
流道系統(tǒng)的組成
1、熱流道板:其主要任務是恒溫地將熔體從主流道送入各個單獨噴嘴,在熔體傳送過程中,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;結構上有外加熱熱流道板和內加熱熱流道板兩大類。2、噴嘴:熱流道模具按噴嘴結構形式不同有多種形式,類型均大同小異,但各個廠家加工工藝和實施方法有很大區(qū)別,這決定了熱流道系統(tǒng)的質量和價格的差異。一般有開放式、針閥式和其他幾種特殊形式。針閥式噴嘴技術上較先進,優(yōu)點有:a.在制品上不留下進澆口殘痕,進澆口處痕跡平滑; b.能使用較大直徑的澆口,可使型腔填充加快,并進一步降低注射壓力,減小產品變形。c.可防止開模時出現牽絲現象及流涎現象;d.當注塑機螺桿后退時,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(加熱盤條)等等。4、溫控器 溫控器就是對熱流道系統(tǒng)的各個位置進行溫度控制的儀器,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,根據需要用戶可以同其它模內組件配合使用。
隨著熱流道技術的日漸推廣應用,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模具的諸多優(yōu)點,因此,熱流道技術的應用在國外發(fā)展較快,許多塑料模具廠所生產的模具50%以上采用的熱流道技術,甚至80%以上,效果十分明顯。熱流道在國內也已用于生產,但總體不足10%,這個差距相當巨大,這意味著這個行業(yè)有著相當大的市場空間存在。
熱流道技術的優(yōu)、缺點
那么,為什么會有這種熱流道技術出現呢?熱流道技術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)注塑成型經常會有以下不利因素的出現:1、充模困難;2、薄壁大制件的變形;3、澆道原材料的浪費;4、多模腔模具的注塑件質量不一。熱流道技術的出現,則給這些問題提供了比較完善的解決方案,一般來講,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,提高機器效率。 3、改善制品表面質量和力學性能。4、不必用三板式模具即可以使用點澆口。5、可經濟地以側澆口成型單個制品。6、提高自動化程度。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量一致。9、提高注塑制品表面美觀度。
但是,每一項技術都會有自身的缺點存在,熱流道技術也不例外:1、 模具結構復雜,造價高,維護費用高。2、開機需要一段時間工藝才會穩(wěn)定,造成開價廢品較多。3、出現熔體泄露、加熱元件故障時,對產品質量和生產進度影響較大。上面第三項缺點,格外需要注意,通過采購質量上等的加熱元件、熱流道板以及噴嘴并且使用時精心維護,可以減少這些不利情況的出現。
熱尖式熱流道系統(tǒng)(HOT TIP)
其工作原理就是通過位于噴嘴前端的鑲件HOT TIP與冷卻系統(tǒng)相結合,以對澆口處的塑料成型加工溫度進行精確的調整和控制。因而噴嘴鑲件HOT TIP的制造材料與形狀設計非常重要。熱尖式(HOT TIP)熱流道系統(tǒng)可以用于加工絕大多數結晶型和非結晶型塑料如PP、PE、PS、LCP、PA、PET、PBT、PEEK、POM、PEI、PMMA、ABSPVC、PC、PSU、TPU等。一般來說,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,當然也要考慮材料與零件質量要求。若使用截面直徑較小的澆口,注射充模階段結束后澆口封閉快、零件上澆口痕跡小、零件表面美觀質量好。如果澆口直徑過小,將導致塑料流經澆口時剪切速率過高,會嚴重損壞塑料熔體分子鏈結構或塑料中的添加材料,致使制品質量不合格無法滿足使用要求。在對澆口尺寸的選擇上一慣做法是根據零件澆口處壁厚來初步確定澆口大小:澆口直徑 =(0.75-1.0)零件澆口處壁厚。加工易流塑料取較小值,加工難流動的塑料或對剪切敏感的塑料則取較大值。 通常熱尖式澆口直接開在零件上,亦可將其開在冷澆道上再將冷澆口開在零件上。這就是熱流道與冷流道相結合的一種模具系統(tǒng)。在應用熱尖式澆口制作塑料零件時,總會或多或少在零件上留下澆口痕跡。很多時侯澆口痕跡會高出零件表面,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,應盡量將澆口放在零件上的凹進隱蔽處。
澆套式熱流道系統(tǒng) (SPRUE GATING)
在澆套式熱流道系統(tǒng)里,塑料經過暢通的流道(OPEN PIPE)進入模腔。澆口處塑料流動壓力損失小。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)點是塑料在流經澆口充模時所經歷的剪切速率低,零件成型后殘余應力小,變形程度少,零件機械強度比較好。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比較大。因此,一般情況下對于澆口美觀程度要求較嚴格的模具常采用塑料注塑成型法;而對澆口美觀程度要求不高的內部結構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合使用,即把澆套式噴嘴作為主澆道,將澆套式澆口開在冷澆道上。在這種應用中,澆套式澆口可開的大一些以利于塑料流動,因為無人在意冷澆道上的澆口痕跡大小。 與應用熱尖式熱流道系統(tǒng)類似,澆口處塑料溫度與模具溫度的控制極為重要。需要圍繞澆口設置獨立的冷卻回路。因為澆套式澆口尺寸比較大,如果澆口處溫度控制的不好,就更容易出現澆口在開模后密封不住塑料流淌的問題。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,要結合欲加工的塑料種類(如結晶型塑料還是非結晶型塑料)與澆口冷卻情況等來綜合考慮。
如前所述,熱流道技術在中國的普及率很低,其原因是多方面的。很多模具企業(yè)和注塑企業(yè)對這一技術都持有觀望的態(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商的宣傳不夠。作為熱流道供應商,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,不僅能使他們的產品更加美觀,原材料得到節(jié)約,生產效率更高,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))在購買了熱流道以后,由于使用不當,常常會燒壞加熱元件甚至于溫度控制器,從而輕則導致產品質量下降,重責導致模具受損、注塑機停轉等等,這樣一來,客戶就會誤認為熱流道是一件不好的東西。因此,在中國推廣熱流道技術,對客戶的宣傳工作任重而道遠,使注塑企業(yè)接受并真正學會使用熱流道技術將是熱流道供應商今后最主要的工作。
熱流道技術廣泛應用是塑料模具的一大變革。在注塑成型方面,其擁有相當多的無可比擬的優(yōu)勢,可以這樣說,隨著其技術的進一步發(fā)展成熟和制造成本的的降低,熱流道技術將越來越顯現其巨大的優(yōu)勢。制訂熱流道元器件的國家標準,積極生產價廉高質量的元器件,做好熱流道技術的宣傳推廣,是發(fā)展熱流道模具的關鍵。
熱流道澆注系統(tǒng)可理解為注射成型機械的延伸。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。熱流道能夠獨立地加熱,而在注塑模具中熱絕緣,這樣能夠單獨補償因為與“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、醫(yī)療、日用品、玩具、包裝、建筑、辦公設備等領域都有著到廣泛的應用。
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