热流道

热流道
热流道
热流道(hot runner)是在注塑模具中使用的,将融化的塑料注入到模具的空腔中的加热组件集合。
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热流道知识

  热流道分类:热流道系统分为绝热流道(fully hot runner)和微型半热流道系统(semi hot runner)。绝热流道的设计复杂,但效果好和维护成本非常高。微型半热流道结构化繁为简,稳定好用,故障率低,因结构简单因而维护成本低,对生产的稳定进行有更大保证。冷流道和热流道斑竹基本上谈到了特点。我再具体补充一些自己的看法。
  热流道分类:开放式(用于微型半热流道)、针阀式(用于绝热流道)。
  开放式结构简单,适用于微型半热流道,不适于绝热流道,绝热流道对材料的局限性较高,而且直接接触到产品表面,易出现拉丝和泄露,表面质量差;微型半热流道不接触产品而是接触到微小流道,所以可以使用开放式热喷嘴,近期在国外的高精密模具中应用较多。
  针阀式热流道节省材料,塑件表面美观,同时内部质量紧密、强度高。现在世界上有两大类
针阀式热流道(根据注射原理):气缸式和弹簧式。气缸式依*控制器和时序控制器控制气缸推动针阀的关闭,结构较复杂,但本身设计简单。主要有DME(美国)、INCOE(美国)、MOLD-MASTER(加拿大---热流道的老大)、HUSKY(加拿大)等。其中日本世纪没有进入中国市场。气缸式因为其结构的特点决定模具精度要高,同时调试和维护都比较复杂,其中MOLD-MASTER堪称热流道中的劳斯莱斯----加热部分在喷嘴上。他们中的很大成本在调试和维护上,客户基本不能自己维护。弹簧式就一家--FISA(日本),最大特点,依靠弹簧和注射压力的平衡控制针阀开关,装配调试和维护简单,模具精度不高,日本国内客户基本自己有维护能力,广泛应用在家电、汽车饰件、精密多腔模具中。弹簧式与气缸的差别在于不能时序控制,不能很好解决熔接痕的问题。本人就是FISA公司的上海代表,因为看到斑竹对热流道的热情才有感而发。
  价位上基本上这样(中国市场价),MOLD-MASTER、INCOE、DME、HUSKY、FISA、 还有一些意大利扑精,深圳科技等的热流道也可以,我这里不是太了解。现在国外流行的叠模非热流道莫属,其实热流道模具减少了设计上的很多要求,对设计人员开发更多的模具结构提供了很大的方便。
  热浇道之原理:热浇道模具是将传统式模具或三板式模具的浇道与流道经常加热,于每一成形时即不需要取出流道和浇道的一种崭新构造。

热浇道与模具业

  由于时代的巨轮不断的、快速的,而且很残酷的往前快速迈进,加上我国内近来的几项福利政策业已开始:“全民健保”、“国民年金”……等相关实施,不只使得以人力为主的模具业成本大增,更糟糕的是人力市场难求,模具业普遍缺人的现象……令人心忧!因此在有限的人力资源之下,如何提高您的模具利润以应付日益增加的成本,乃是目前大家面临的主要问题,提高精密度,自动化制模……,固然是一种很好办法,不过需要投入大量资金购买设备、训练人员……,针对以上情况,最简单,最容易达成的方式,莫过于对“热浇道之使用”做透彻的了解。

一 热流道模具的优点

  热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用。这主要因为热流道模具拥有如下显著特点:
  1、缩短制件成型周期
  因没有浇道系统冷却时间的限制,制件成型固化后便可及时顶出。许多用热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在5秒钟以下。
  2、节省塑料原料
  在纯热流道模具中因没有冷浇道,所以无生产费料。这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。事实上,国际上主要的热流道生产厂商均在世界上石油及塑料原料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。因为热流道技术是减少费料降低材料费的有效途径。
  3、减少废品,提高产品质量
  在热流道模具成型过程中,塑料熔体温度在流道系统里得到准确地控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔,其结果是品质一致的零件。热流道成型的零件浇口质量好,脱模后残余应力低,零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。 如人们熟悉的MOTOROLA手机,HP打印机,DELL笔记本电脑里的许多塑料零件均用热流道模具制作。
  4、消除后续工序,有利于生产自动化。
  制件经热流道模具成型后即为成品,无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序。有利于生产自动化。国外很多产品生产厂家均将热流道与自动化结合起来以大幅度地提高生产效率。
  5。扩大注塑成型工艺应用笵围
  许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如PET预成型制作,在模具中多色共注,多种材料共注工艺,STACK MOLD等。

二 热流道模具的缺点

  尽管与冷流道模具相比,热流道模具有许多显著的优点,但模具用户亦需要了解热流道模具的缺点。概括起来有以下几点。
  1、模具成本上升
  热流道元件价格比较贵,热流道模具成本可能会大幅度增高。如果零件产量小,模具工具成本比例高,经济上不花算。对许多发展中国家的模具用户,热流道系统价格贵是影响热流道模具广泛使用的主要问题之一。
  2、热流道模具制作工艺设备要求高
  热流道模具需要精密加工机械作保证。热流道系统与模具的集成与配合要求极为严格,否则模具在生产过程中会出现很多严重问题。 如塑料密封不好导致塑料溢出损坏热流道元件中断生产,喷嘴镶件与浇口相对位置不好导致制品质量严重下降等。
  3、操作维修复杂
  与冷流道模具相比,热流道模具操作维修复杂。如使用操作不当极易损坏热流道零件,使生产无法进行,造成巨大经济损失。对于热流道模具的新用户,需要较长时间来积累使用经验。

三 热流道系统的组成

  尽管世界上有许多热流道生产厂商和多种热流道产品系列,但一个典型的热流道系统均由如下几大部分组成:
  1. 热流道板 (MANIFOLD)
  2. 喷嘴 (NOZZLE)
  3. 温度控制器
  4. 辅助零件
  将在以后系列文章深入讨论这些零件的种类与应用。

四 热流道应用主要技术关键

  一个成功的热流道模具应用项目需要多个环节予以保障。其中最重要的有两个技术因素。一是塑料温度的控制,二是塑料流动的控制。
  1.塑料温度的控制
  在热流道模具应用中塑料温度的控制极为重要。许多生产过程中出现的加工及产品质量
  问题直接来源于热流道系统温度控制的不好。 如使用热针式浇口方法注塑成型时产品浇口质量差问题,阀式浇口方法成型时阀针关闭困难问题,多型腔模具中的零件填充时间及质量不一致问题等。如果可能应尽量选择具备多区域分别控温的热流道系统,以增加使用的灵活性及应变能力。
  2.塑料流动的控制
  塑料在热流道系统中要流动平衡。浇口要同时打开使塑料同步填充各型腔。对于零件重量相差悬殊的FAMILY MOLD要进行浇道尺寸设计平衡。 否则就会出现有的零件充模保压不够,有的零件却充模保压过度,飞边过大质量差等问题。热流道浇道尺寸设计要合理。尺寸太小充模压力损失过大。尺寸太大则热流道体积过大,塑料在热流道系统中停留时间过长, 损坏材料性能而导致零件成型后不能满足使用要求。世界上已经有专门帮助用户进行最佳流道设计的CAE软件如MOLDCAE。

五 热流道模具的应用范围

  1.塑料材料种类
  热流道模具已被成功地用于加工各种塑料材料。如PP,PE,PS,ABS,PBT,PA,PSU,PC,POM,LCP,PVC,PET,PMMA,PEI,ABS/PC等。 任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用热流道模具加工。
  2.零件尺寸与重量
  用热流道模具制造的零件最小的在0.1克以下。最大的在30公斤以上。应用极为广泛灵活。
  3.工业领域
  热流道模具在电子,汽车,医疗,日用品,玩具,包装,建筑,办公设备等各工业部门都得到广泛应用。

六 国际上热流道模具生产简况

  在世界上工业较为发达的国家和地区热流道模具生产极为活跃。 热流道模具比例不断提高。许多10人以下的小模具厂都进行热流道模具的生产。从总体上讲北美,欧洲使用热流道技术时间较久,经验较多水平较高。在亚洲,除日本外,新加坡,南韩,台湾,香港处于领先地位。北美,欧洲虽然模具制造水平较高,但价格较高交货期较长。相比之下,亚洲的热流道模具制造商在价格与交货期上更具竞争性。而中国的热流道模具尚处于起步阶段,但是正在快速增长,比例不断提高。

七 世界上主要热流道生产商及总部所在地

  在热流道技术领域里竞争非常激烈。许多公司在热流道产品开发上均投入巨大财力物力。 在各主要塑料,模具展览会上总能看到最新面世的热流道产品。现将世界上主要热流道生产商及总部所在地收列于此。
  1.北美洲
  MOLD-MASTERS 加拿大
  HUSKY 加拿大
  SYNVENTIVE 荷兰
  CACO美国
  INCOE 美国
  FASTHEAT美国
  D-M-E美国
  HASCO德国
  2.欧洲
  EWIKON 德国
  GUNTHER德国
  SPEAR 德国
  PLASTHING 英国
  UNITEMP 瑞典
  THERMOPLY 意大利
  Manner 芬兰、德国
  3.亚洲
  into 上海印通
  FISA日本
  SEIKI 日本
  HOTSYS南韩
  YUDO 南韩
  SINO中国(YUDO子公司)
  HRSTEC 哈斯泰克(YUDO子公司)
  MOULD-TIP 麦仕德 中国
  KLN 克朗宁 中国
  4.澳洲
  MASTIP 新西兰

热流道更详细介绍

  热流道是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈,从注塑机喷嘴出口到浇口的整个流道都处于高温状态,使流道中的塑料保持熔融,停机后一般不需要打开流道取出凝料,再开机时只需加热流道到所需温度即可。因此,热流道工艺有时称为热集流管系统,或者称为无流道模塑。  

热流道技术与常规的冷流道相比的好处:

  1、节约原材料,降低成本。
  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,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。

热流道系统的结构

  热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和附件等几部分组成。热喷嘴一般包括两种:开放式热喷嘴和针阀式热喷嘴。由于热喷嘴形式直接决定热流道系统选用和模具的制造,因而常相应的将热流道系统分成开放式热流道系统和针阀式热流道系统。分流板在一模多腔或者多点进料、单点进料但料位偏置时采用。材料通常采用P20或H13。分流板一般分为标准和非标准两大类,其结构形式主要由型腔在模具上的分布情况、喷嘴排列及浇口位置来决定。温控箱包括主机、电缆、连接器和接线公母插座等。热流道附件通常包括:加热器和热电偶、流道密封圈、接插件及接线盒等。

热流道系统的分类

  一般说来,热流道系统分为单头热流道系统、多头热流道系统以及阀浇口热流道系统。单头热流道系统主要由单个喷嘴、喷嘴头、喷嘴连接板、温控系统等组成。
  单头热流道系统塑料模具结构较简单。将熔融状态塑料由注塑机注入喷嘴连接板,经喷嘴到达喷嘴头后,注入型腔。需要控制尺寸d、D、L和通过调整喷嘴连接板的厚度尺寸,使定模固定板压紧喷嘴连接板的端面,控制喷嘴的轴向位移,或者直接利用注塑机喷嘴顶住喷嘴连接板的端面,也可达到同样目的。在定模固定板的合适位置设置一条引线槽,让电源线从模具内引出与安装在模具上的接线座连接。
  多头热流道系统塑料模具结构较复杂。熔融状塑料由注塑机注入喷嘴连接板,经热流道板流向喷嘴后到达喷嘴头,然后注入型腔。热流道系统的喷嘴与定模板有径向尺寸D1配合要求和轴向尺寸限位要求。喷嘴头与定模镶块有径向尺寸d配合要求,保证熔融状态的塑料不溢流到非型腔部位,并要求定模镶块的硬度淬硬50HRC左右。分型面到热喷嘴轴向定位面之间的距离L必须严格控制,该尺寸应根据常温状态下喷嘴的实际距离L'加上模具正常工作温度下喷嘴的实际延伸量ΔL确定。为了保证喷嘴与热流道板贴合可靠,不使热流道板产生变形,在喷嘴的顶部上方设有调整垫,该调整垫与喷嘴自身的轴向定位面一起限制了喷嘴在轴向的移动,且有效地控制了热流道板可能产生的变形。在常温状态下,调整垫与热流道板和定模固定板之间控制0.025mm 间隙以便模具受热后,在工作温度状态时调整垫恰好压紧。热流道系统的定位座和定位销一起控制了热流道板在模具中的位置。定位座与定模板有径向尺寸D2配合要求,而且深度h必须控制准确,定位座的轴向起着支承热流道板的作用,直接承受注射机的注射压力。定位销与热流道板固定板有配合要求。热流道板与模板之间必须留有足够的空隙,以便包裹隔热材料。热流道板和固定板必须设有足够的布线槽,让电源线从模具内引出与安装在模具上的接线座连接。喷嘴连接板与定模固定板之间有径向尺寸D1配合要求,以便注塑机的注射头与模具上的喷嘴连接板配合良好。在热流道板附近,将定模板、热流道板固定板、定模固定板用螺钉连接起来,增强热流道板的刚性。
  阀浇口热流道系统塑料模具结构最复杂。它与普通多头热流道系统塑料模具有相同的结构,另外还多了一套阀针传动装置控制阀针的开、闭运动。该传动装置相当于一只液压油缸,利用注射机的液压装置与模具连接,形成液压回路,实现阀针的开、闭运动,控制熔融状态塑料注入型腔。

热流道塑料模具设计程序

  第一,根据塑件结构和使用要求,确定进料口位置。只要塑件结构允许,在定模镶块内喷嘴和喷嘴头不与成型结构干涉,热流道系统的进料口可放置在塑件的任何位置上。常规塑件注射成形的进料口位置通常根据经验选择。对于大而复杂的异型塑件,注射成形的进料口位置可运用计算机辅助分析(CAE)模拟熔融状塑料在型腔内的流动情况,分析模具各部位的冷却效果,确定比较理想的进料口位置。
  第二,确定热流道系统的喷嘴头形式。塑件材料和产品的使用特性是选择喷嘴头形式的关键因素,塑件的生产批量和模具的制造成本也是选择喷嘴头形式的重要因素。
  第三,根据塑件的生产批量和注射设备的吨位大小,确定每模的腔数。
  第四,由已确定的进料口位置和每模的腔数确定喷嘴的个数。如果成形某一产品,选择一模一件一个进料口,则只要一个喷嘴,即选用单头热流道系统;如果成形某一产品,选择一模多腔或一模一腔二个以上进料口,则就要多个喷嘴,即选用多头热流道系统,但对有横流道的模具结构除外。
  第五,根据塑件重量和喷嘴个数,确定喷嘴径向尺寸的大小。目前相同形式的喷嘴有多个尺寸系列,分别满足不同重量范围内的塑件成形要求。
  第六,根据塑件结构确定模具结构尺寸,再根据定模镶块和定模板的厚度尺寸选择喷嘴标准长度系列尺寸,最后修整定模板的厚度尺寸及其他与热流道系统相关的尺寸。
  第七,根据热流道板的形状确定热流道固定板的形状,在其板上布置电源线引线槽,并在热流道板、喷嘴、喷嘴头附近设计足够的冷却水环路。
  第八,完成热流道系统塑料模具的设计图绘制。

热流道的设计概念

  热流道一个重要的步骤是热流道的设计概念。一个详细的设计概念,包括歧管和压板,它们将成为模具审核中的一个重要部分。
  歧管用于保证让熔液通道能够以最有效的方式进行布置。在理想的情况下,熔液通道采用对称方式设计,所有下行流道的流动长度与转弯数量都是一致的。在采用多型腔模具或非对称式模具的情况下,熔液通道可能包括人造长度和转弯点,以便能够适当地平衡这个系统。这种概念对设计人员和热流道设计人员均有所帮助,可以保证最佳的岐管设计。
  在一个需要3个注入口的零件上,为了控制零件上的接缝线,就要解决塑料流量平衡的问题。通过一个详细的岐管设计,可以评价流量的平衡和岐管的布置,保证下行流道能够满足客户模具基座的需要。最后的结果是将单一的直接注入口和单型腔模具上两个从热到冷的注入口组合在一起(图3)。
  图3 单型腔和3注入口模具熔液通道的概念设计
  此外,还要采用压板技术,保证能够设计出客户要求的闭合高度和关键特点。由于在喷嘴中包括热流道喷嘴,模具设计人员还要确认注入口的接近处和冷却是否能满足热流道制造商的要求。
  对热流道评价的主要因素包括:流量平衡和岐管热分布的情况;通道尺寸;高压应用领域中的岐管材料强度;注入口的尺寸;冷却和注入口的接近;能够承受研磨性和腐蚀性树脂的成分。
  热流道是一种复杂而具有一定优越性的模具零件。在模具生产项目中,CAE计算机辅助工程分析、树脂试验和设计概念等,都可以由热流道供货商来完成。在一个项目的初期,如果让热流道供货商共同参与工作,那么的设计人员就能够进一步优化最终产品。

热流道系统的发展方向

  当前,国内外热流道模具的主要发展趋势可归纳为以下几个方面。
  元件的小型化,以实现小型制品的一模多腔和大型制品多浇口充模。通过缩小喷嘴空间,可在模具上配置更多型腔,提高制品的产量和注射机的利用率。在90年代,Master公司开发的喷嘴最小可至15.875mm;Husky公司开发的多浇口喷嘴,每个喷嘴有4个浇口,浇口距可近至9.067mm;Osco公司开发的组合复式喷嘴,每个喷嘴有12个浇口探针,可用于48腔模具的成型。MoldMaters公司针对小型制件的空间限制,在2001年开发了用于小制件的喷嘴,含整体加热器、针尖和熔体通道,体积直径小于9mm,浇口距仅为10mm,可成型重量为1~30g 的制品;协力热流道公司开发的迷你型热流道系统,浇口距可近到8.00mm,尤其适用于电子类较小的产品。
  当前,用户要求模具设计和制造周期越来越短,将热流道元件标准化不仅有利于减少设计工作的重复和降低模具的造价,并且十分便于对易损零部件的更换和维修。据报道,Polyshot公司已开发出快换热流道模具系统,尤其适于注射压力为70kN的小型注射机。Husky、Presto 和Moldmasters等公司的喷嘴、阀杆和分流板都作为标准型便于快速更换和交付模具,现在国外只需4 周即可交付模具,在国内制作模具最快2周即可交付热流道模具。
  热流道模具设计整体可靠性提高。如今国内外各大模具公司对热流道板的设计和热喷嘴相连接部分的压力分布、温度分布、密封等问题的研究开发极为重视。叠层热流道注射模的开发和利用也是一个热点。叠式模具可有效增加型腔数量,而对注射机合模力的要求只需增加10%~15%。叠式热流道模具在国外一些发达国家已用于工业化.叠式热流道模具在国内的注塑行业已得到广泛应用,如一次性餐具,瓶盖,瓶盖防盗扣及提手等小件大批量产品.如国内的协力热流道公司在叠式热流道的设计制作及使用方面积累了丰富的经验.
  改善热流道元件材料的目的在于提高喷嘴和热流道的耐磨性和用于敏感材料成型。如使用钼钛等韧性合金材料制造喷嘴,以金属粉末注射成型经烧结制成热流道元件已成为可能。
  开发精确的温控系统。在热流道模具模塑中,开发更精密的温控装置,控制热流道板和浇口中的熔融树脂的温度是防止树脂过热降解和产品性能降低的有效措施。
  将热流道用于共注。通过支管和热喷嘴元件的有效组合设计可使共注成型与热流道技术相结合,由此成型3层、5层甚至更多层的复合塑料制品。例如Kortec公司开发出了熔体输送系统和共注喷嘴;Incoe 公司的多出口、多模腔共注支管生产线能用于多材料多组分共注射。

热流道技术在中国

  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。
  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。
  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。
  最近几年里, 世界著名的热流道技术供应商们接二连三以各种形式进驻中国市场,或建立生产基地,或寻找代理,或设立办事处,或建立子公司,应该说,这个潮流对中国的模具行业技术的快速提升起到了巨大的作用。这一潮流中,无疑是近水楼台的韩国企业动手最早,韩国的Yudo(柳道)、SINO(R)(先锐)等品牌在我国均具备了相当的影响力;另有总部位于荷兰的Synventive(圣万提)和加拿大的Mold Masters(马斯特)分别在苏州和昆山建立的工厂今年也将先后投产;北美注塑工业巨人Husky(赫斯基)多年来始终致力于热流道技术在我国的普及推广工作,其独资建立的亚洲运营中心--赫斯基上海技术中心也拥有强大的热流道提供能力;宁塑nissen-tip热流道科技和博克热流道位于浙江宁波的生产基地也将于今年中期建成,其产品的加热元件将全部采用技术领先的德国hotset公司产品;与此同时,我国大量的新兴民营企业也认识到这一领域的无限商机,纷纷建立热流道生产企业,这对于降低热流道技术的使用成本和其推广应用都具有十分重要的意义,但总体来说,我国本土企业目前能够提供的技术大多仍较为初级,选择空间小、质量不稳定、维护周期短的问题的出现往往会影响到下游企业的对其产品的信任度。
  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。
  热流道系统是注塑成型领域里一项比较复杂的技术。 模具设计制造者与模具用户选择与购买热流道系统时,有很多需要考虑注意的问题。
  一 热流道供应商的选择
  模具制造公司在设计制做热流道模具时,不是简单地到热流道供应商买一个热流道系统装到模具上就完了。 其实在模具制造公司和热流道供应商之间,从热流道模具的概念设计阶段,至模具的实际制做过程,到最后模具的使用,都存在着很多细致密切的在技术与商业方面上的协调与合作。 所以模具制造公司和模具用户应选择好热流道供应商。在选择一个热流道供应商时,要重点考察两个基本方面,一是该热流道供应商生产的热流道元件的品种数量与质量, 二是该热流道供应商在模具用户所在地区的技术支持与售后服务。
  1. 热流道元件的品种数量与质量
  曾介绍过热流道系统共有热尖式(HOT TIP),浇套式(SPRUE GATING)及阀
  针式(VALVE GATING)三大类型。其实在每种类型中又可细分为很多产品系列。如热尖式喷嘴(NOZZLE)中的浇道截面直径可经常由4毫米到12毫米不等,喷嘴也随之做成大小不同的产品系列。喷嘴浇口镶件也有很多变体,以满足不同的应用要求。所以欲选的热流道供应商的产品系列越丰富越好。 这样用户可以有更大的热流道元件的选择性,用热流道生产的塑件种类,尺寸重量与应用范围也就更广,更有利于优化注塑生产过程,提高产品质量。
  在注塑成型加工塑料制品时,热流道系统与热流道模具是处在高温和高压动负荷状态下
  工作的。导致热流道系统元件失效的因素很多。 并且注塑成型加工主要应用于大批量塑件生产。一但有任何停产现象,经济损失非常严重。 所以热流道系统的质量和可靠性非常重要。客户应深入了结考察热流道供应商生产的热流道元件的质量和应用历史。一些比较优秀的热流道生产商已获国际组织ISO质量标准认证。
  2. 技术支持与售后服务
  在使用热流道模具时,除了首先要选用可靠的热流道系统外,用户也要考虑万一热流道出现任何问题,能否得到及时有效的技术支持与售后服务这一重要因素。许多热流道供应商在自己公司总部所在国家和地区有强大有力的技术支持与服务网,并配备可随时访问客户进行排故的专职服务人员。但这些厂商在远离自己公司总部的其它国家和地区,则常常是只设一些侧重热流道产品销售的办事机构。技术支持就相对来说逊色许多。 用户应注意这一因素。
  二 选择与购买热流道系统时的若干技术问题
  用户在选择与购买热流道系统时会涉及很多具体技术环节。 如果用户具备良好的与热流道相关的技术知识,就容易选择与购买好最合适的热流道系统,保证后面注塑生产过程顺利和提高产品质量。
  1. 热流道产品系列的正确选择
  热流道供应商常常按照加工塑件尺寸重量大小的不同,将其热流道元件制成产品系列。 如大的塑件使用大尺寸的喷嘴加工,小的塑件用小尺寸的喷嘴加工。 所以用户在正确地选择热流道类型(既是选用热尖式还是及阀式系统)以后,就是热流道产品系列的选择。并由此决定模具的结构尺寸与设计制造。如果热流道产品系列选择的不正确,到了模具加工后期或在塑件生产时才发现,其错误是非常严重并很难挽救的。为帮助正确地选择热流道产品系列,每个热流道供应商都有一些指导性的技术文件供使用参考。用户应与热流道供应商密切合作,选择好热流道产品系列。
  2. 热流道系统中的注塑压力损失
  热流道系统中的注塑压力损失不容忽视。许多热流道模具用户有一种误解,既认为冷流
  道相比,热流道的注塑压力损失要小很多。原因是位于热流道里的塑料溶体在整个注塑过程中始终是热的。其实很多时候情况正好相反。在热流道模具中由于热流道结构设计的需要,会使溶体在热流道系统里的流动距离大大增加。 因此热流道系统中的注塑压力损失也往往较大。在实际应用中,由于热流道系统中注塑压力损失过大,造成注塑成型困难的情况是很多的。所以对加工流动性差的塑料(如PC,POM等),溶体在热流道系统里的流动距离大的,或制件重量大等情况,都应采用CAE软件进行流道分析计算。侧重于流道分析计算的CAE软件有MoldCAE等。
  3. 标准与非标准热流道系统
  各个热流道厂家都提供标准与非准标两种热流道系统。如有可能,用户应尽量选择准标
  热流道系统。既尽量选择准标长度与尺寸的喷嘴,热流道板,浇口镶件等。其好处是准标热流道系统比非准标热流道系统价格低,交货期要短很多。而且零件有互换性,有利于将来的使用与维护。一旦某个零件坏了,再买另一个准标零件装上就行了。常见的标准热流道板的形状有2腔一列,4腔一列,8腔一列,4腔X形状,8腔XX形状等。
  4. 模具上型腔数与布局的选择
  用户在设计热流道模具选择型腔数时,除了尽量多放型腔提高生产效率外,还应考虑热
  流道的设计问题。 模具上型腔数与布局的选择应有利于塑料溶体在热流道系统里的流动平衡。举例来说,若将几个形状相同的型腔布置成一列,则最好把型腔数选为2个或4个,而不要选为3个。因为对2型腔或4型腔成一列的模具,可将其热流道设计成完全自然平衡的系统。相反的,3型腔的模具则需对热流道分流板进行人为流动平衡。既在热流道分流板上对不同的流动路经采用不同的浇道尺寸,以力图达到流动平衡的目的。流动平衡的好坏就取决于具体的热流道设计人员工作质量了。所以用户应尽量选择有利于流动平衡的型腔数(如选16型腔而不选15型腔等),以消除人为设计流动平衡所带来的任何失误。
  5. 最小型腔距离的限制
  在设计生产微小零件的模具时,人们一般希望将型腔距离安排的尽量近一些,这样模具可紧凑些并可能放上更多的型腔。 但最小型腔距离会受到热流道元件如喷嘴之间最小距离尺寸的限制。所以用户在设计型腔距离很近的模具时,要注意检查最小允许喷嘴距离。以避免模具设计返工。
  6. 加工塑料的种类
  在选择热流道系统时,加工塑料的种类是一个非常重要的考虑因素。若加工玻璃增强的
  塑料(如玻璃增强尼龙材料等)就应选用耐磨性好的浇口镶件。 若加工容易热分解的塑料(如PVC)就应选用浇道通畅,没有流动死角的热流道系统。若加工流动性差的塑料(如PC)就应考虑选用较大的喷嘴系列,及在热流道板中使用较大的浇道截面尺寸等。
  7. 热流道产品的成熟性
  每种热流道产品的成熟性与应用历史长短是不一样的。一个新面世的热流道产品是需要
  较长的时间来逐步完善的。热流道厂商在不断引进新产品的同时,也会淘汰经实践证明不合适的热流道产品。所以用户应尽量选择成熟性好,比较流行,应用历史长的热流道产品。对于这类产品无论是热流道厂商,还是别的热流道用户,都有较多的经验和成功案例可以供经验不多的新用户借鉴。
  8. 热流道系统发货前的状态
  有的热流道供应商在将其热流道系统发货给用户之前,会对系统进行一定的测试。对非
  常重要的应用项目甚至会进行实际注塑成型实验。 但每个热流道供应商在热流道系统发货前的测试范围是不一样的。用户应予以了解,做到心中有数。
  9. 热流道的多区域温度控制
  用户若需要购买大尺寸复杂的热流道系统,或加工对温度敏感,加工参数范围狭窄的塑
  料,则应选择具有多区域分别控温的热流道设计方案。 这样用户可根据需要对温度分布进行局部调整和控制。一个理想的热流道系统应该有均匀一致的温度分布。但实际上会有多种原因导致热流道各处温度的不同。如热流道加热元件的质量原因,热流道系统与模具结合配合处热量的过度丧失,塑料溶体在热流道里各处剪切热的不同等。热流道系统尺寸越大越复杂,就越应该选择具多区域温度控制的热流道系统。
  10。有换色要求的应用项目
  有的用户用同一个模具生产具有不同颜色的同一品种的塑件,这就是有换色要求的应用
  项目。在订购热流道时,应尽量选择浇道体积小的热流道系统以加速换色过程和减少废料。 同时热流道系统中的任何流道转弯处都必须圆整光滑,没有流动死角。若用阀式热流道系统生产有换色要求塑件,在阀针的后面常常会有流动死角(DEAD SPOT),须给予格外注意。
  11.一模异型多腔模具
  在设计一模异型多腔考虑模具时,必须考虑流动的平衡问题。如果零件尺寸重量差别过
  大,各型腔的注塑压力差别在200-300BAR以上的话,靠改变热流道系统里的浇道尺寸是难以达到流动平衡的。如果在一模异型多腔模具中流动不平衡,就会出现有的零件充模保压不够,别的零件却充模过度,飞边大残余应力高等问题。这时应考虑使用阀式热流道系统,或改变模具的整体设计方案。阀式系统允许用户在适当的时刻关闭早期充满的型腔浇口,以避免这些型腔的充模过度问题。
  12.型腔与热浇道体积的比例关系
  与型腔体积相比,热流道系统的浇道体积不可过大。否则塑料溶体在热流道系统里停留
  时间过长,会产生热分解。无法生产合格塑件。如果塑料制件重量实在太小,就应采用冷热浇道并用的方案。因使用冷浇道后注射量增大,有助于改进型腔与热浇道体积的比例关系,缩短塑料溶体在热流道系统里停留时间。
  13.采用试用模具
  热流道模具比较贵重,尤其是高型腔数的热流道模具(如96,128型腔等),价格就更
  高。如果是要开辟一个新的应用领域,经验不足,或是试图采用较新的热流道元件(如喷嘴或新的浇口)等,就应考虑先制做一个简单的,单型腔的试用模具,来进行方案的可行性研究验证。取得足够经验后,再制做价格贵重正式的工作模具。
  14.模具图上热流道元件的绘制
  热流道供应商一般都会将其热流道元件制成电子图库,供用户使用。模具设计人员在设
  计绘制模具图时,可以从热流道元件电子图库中选取需要的喷嘴等元件图,放到合适的模具位置上。因热流道供应商会经常更新换代其热流道产品,所以用户应注意从热流道厂家不断的索取最新的图库。虽然人们已开始用3D方法设计模具,但目前各热流道供应商的热流道元件电子图库绝大多数仍是2D的。一些厂商已开始着手建立3D热流道元件图库,以适应3D模具设计发展的
  15.质量保修期限
  热流道供应商都会提供一些对其热流道产品的保修期限。保修期限从一年至五年不等,取决于热流道厂商和用户具体购买的热流道产品项目。在保修期内,若热流道产品在用户正常的操作使用下发生问题,热流道供应商会给予免费更换。显然保修期限越长,对用户越有利。为保证质量保修期有效,用户应尊重热流道的使用与保养规定,不可未经热流道供应商同意,修改变动任何热流道元器件。
  三 结语
  本篇讨论了在选择与购买热流道系统时,需要注意考虑的若干问题。热流道模具与传统的注塑模具的生产与使用一样,其中有很多经验与技巧,用户需要时间逐步积累。
 
 
 
参考资料
  • 百度、中国压铸网
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铸造模具,
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