塑料注射模的热流道系统及其应用

2020-9-13 19:42:20      点击:
   注射模热流道是通过加热的办法来保证流道和浇口内的科思创PC/ABS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,从注射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。该技术问世于上世纪50年代,其应用推广虽经历了一个较长时间,但其市场占有率仍逐年上升,上世纪80年代中期,美国的热流道模具占注射模总数的15%~17%,欧洲为12%~15%,日本约为 10%,但到了上世纪90年代,美国生产的塑料注射模具中热流道模具已占40%以上,在大型制品的注射模具中则占90%以上。热流道技术的应用和推广是推动热塑性塑料注射成型向节能、低耗、高效方向发展的强劲动力,随着塑料工业的发展,热流道技术正不断完善和加快其推广与使用。
1 热流道系统的特点
热流道系统与普通流道系统相比较具有如下特点:
1)无浇注系统凝料   热流道系统避免了普通浇注系统中产生的大量浇注系统凝料的问题,因而在制品成型后无需修剪,减少了二次加工,同时也省去了凝料挑选、粉碎和重新染色回收等工序,省工、省时、节能降耗。
2)节约科思创PC/ABS原料、降低生产成本   普通浇注系统中要产生大量的浇注系统凝料,在生产小制品时,浇注系统凝料的重量可能超过制品重量。由于塑料在热流道模具内一直是处于熔融状态,制品不需修剪浇口,基本上是无废料加工,可节约大量原材料,降低生产成本。
3) 适用树脂范围广  由于热流道温控系统技术的不断完善及发展,现在热流道不仅可以用于熔融温度较宽的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),同时也能用于加工温度范围窄的热敏性塑料,如聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)等,对易产生流涎的聚酰胺(PA),通过选用阀式热喷嘴也能实现热流道成型。
4)提高产品质量   在大量采用热流道模具进行生产的企业,注射用科思创PC/ABS原料中不再大量掺杂经过反复加工已经降解了的浇注系统凝料,使产品的质量得到全面提高。同时由于浇注系统塑料保持熔融,流动时压力损失小,易实现多浇口、多型腔模具以及大型制品的低压注射。
5)降低废品率   热流道系统有利于压力传递,降低注射压力,减小塑件内应力,增加产品强度和刚度,可以在一定程度上克服了制件因补料不足而产生的凹陷、缩孔等缺陷,达到降低废品率的目的。
6)缩短注射成型周期  因为省去了取出浇注系统凝料的工作,所以在操作上与普通流道相比,缩短了开合模行程,不仅制件的脱模和成型周期缩短,而且有利于实现自动化生产。据统计, 与普通流道相比改用热流道后模具的成型周期一般可以缩短30%,从而提高生产效率、生产利润和企业竞争能力。
7) 可成型较长尺寸的制品   由于制品脱模时不再带有主流道和分流道,可以缩短模具的开模距离和合模行程,因而在同一设备上可以成型尺寸更长的制品。
8) 可用小型设备生产大尺寸制件   由于注射压力的降低以及开模距离、合模行程减小等生产条件的改善,使得采用小型设备进行生产大尺寸制件成为可能。
9) 有利于实现自动化生产   由于采用热流道系统技术,省去了去除料把、二次加工等后续工序,因而可以实现自动化生产。
2采用热流道成型的塑料应具备的性质
1) 流动性随压力变化的敏感性大  采用热流道成型的塑料要求在不加注射压力时不流动,但施以很低的注射压力即可流动。
2) 粘度随温度变化的敏感度小  采用热流道成型的塑料要求在低温下具有较好的流动性,同时在高温时具有热稳定性。
3)热变形温度高   制件在较高温度时即可快速固化被顶出。
4)流动性好的塑料可适应大多数热流道系统。
3热流道系统的结构
热流道系统一般由热喷嘴、分流道板、模具温度控制器和附件等几部分组成。
3.1热喷嘴
热喷嘴包括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为开放式热流道系统和针阀式热流道系统。
3.2分流道板
分流道板在一模多腔或者多点进料、单点进料但料位偏置时采用。分流道板的材料通常采用P20或H13。分流道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、喷嘴排列方式及浇口位置决定。
3.3 模具温度控制器
模具温度控制器包括主机、电缆、连接器和接线公母座等。
3.4附件
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。
4 应用热流道技术的主要技术关键
成功应用热流道技术的模具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。
4.1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。许多厂家在生产过程中出现的加工及产品质量问题,其主要原因是由于热流道系统温度控制的不好。如使用热针式浇口方法注射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则可避免上述问题。
4.2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型腔要进行流道尺寸设计平衡。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。热流道流道尺寸设计要合理,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。
5 热流道系统设计的关键要素
由于热流道系统的设计过程涉及面广,往往会有多次的沟通和反复。一个良好的设计方案,才能确保热流道系统很好的工作,达到理想的效果。概括起来,热流道系统设计的关键要素包括:
1) 浇口和流道平衡  
为了确保零件型腔均匀填充,必须使得流道平衡。无论单点还是多点浇口,若不能使流道平衡,那么肯定无法获得高品质的制品。
热流道系统的浇口和流道设置,通常会首先根据已有的类似产品或者专家知识,进行初步设计,然后在CAE软件上进行模拟分析,模拟分析的结果反馈给设计者对流道系统进行设计改进或者确认,复杂的或重要的塑件需再次甚至多次重复这一过程。
2) 良好的加热系统和可靠的温控系统 
刚开始注塑时,在热流道系统中的塑料是硬的,必须尽快升温到使塑料能在流道中流动。对中小型模具,最好能使塑料在15~30min以内从冷态达到操作温度。加热元件的布置应考虑流道的形状,尽量保证加热元件在各处与流道有相等的距离,且加热元件不应横跨过流道。热流道系统温度控制必须准确可靠,应充分考虑到塑料的性能,精确控制熔体塑料温度。
3) 良好的机械性能
(1)耐腐耐磨性 有些塑料如PVC在成型时对模具零件具有强腐蚀性,而玻璃纤维增强塑料在成型时对模具零件会产生很大的磨损。热流道系统相应部件必须具有足够的耐腐耐磨能力。
(2)正确考虑热膨胀性 必须要准确地进行热膨胀性计算,所计算的膨胀值适用于以下两个区域:热流道喷嘴和模腔浇口的准确定位以及必须的强度设计。
3)机械强度 热流道系统须具有足够的机构强度以承受流道里巨大的塑料熔体压力,但也必须适当。
(4)流道部分机加工须无死角区域 热流道分流板上两个直流道的相交处要光整圆滑,流道管壁需进行抛光处理,以避免出现流道死角,防止材料降解,同时也便于快速换色。
(5)恰当的密封 在热流道系统正常工作状况下,流道各组成部分都不应发生树脂泄露,必须采取适当的措施防止泄露的发生,并做到能方便的观察。
6 结束语
热流道模塑技术发展至今,在国外已相当成熟并实现了大规模的工业化应用,在我国热流道的推广和应用也正处于起步、推广和上升阶段。随着热流道技术的日趋成熟,热流道系统越来越受到人们的注意和青睐,热流道模塑技术的推广和应用,对促进模具工业本身的改革和发展具有积极的作用,其显著的优越性和性能不断地完善无疑将会使这项技术以更快的速度在国内得到更大的推广应用,为我国塑料模具行业整体水平的提高和发展发挥它应有的作用。