熱流道技術在塑膠注塑模具中的應用

朱建春

寧波奧克斯電氣股份有限公司 浙江寧波 315191

隨著我國塑料制造產(chǎn)業(yè)不斷興起，越來越多的塑料產(chǎn)品在人們的生產(chǎn)生活中被廣泛的應用。但是由于我國目前注塑產(chǎn)業(yè)由于缺乏關鍵技術，大多數(shù)企業(yè)的設備關鍵零部件還必須要從國外進口，這樣就導致注塑行業(yè)的發(fā)展成本大增。必須要加強對于塑料制品的質(zhì)量進行全面的控制保證塑料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，通過注塑工藝，能夠提高塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

1 熱流道技術在塑膠注塑模具中的應用

1.1 導熱與冷卻

（1）導熱。熱流道系統(tǒng)的功能是銜接注塑機到產(chǎn)品型腔之間的延伸膠道。熱流道系統(tǒng)的設計理念是在需要導熱的部位進行導熱處理，如塑膠熔體的流道，在需要隔熱的部位進行隔熱處理。例如，在需要使用氣缸來實現(xiàn)模具開模動作時，為避免氣缸受熱繼而熱膨脹導致卡死情況，人們需要在模架上對氣缸進行隔熱處理。熱流道供應商依據(jù)塑膠物性表，在熱流道溫度設定上尋找一個臨界平衡點。那么，如何實現(xiàn)直接有效的溫度控制呢？導熱系數(shù)越大，越有利于傳熱，相反，導熱系數(shù)越小，越不利于傳熱。不同的金屬材質(zhì)存在顯著的導熱系數(shù)差異。因此，使用導熱系數(shù)大的材質(zhì)導熱，使用導熱系數(shù)小的材質(zhì)作為隔熱介質(zhì)進行隔熱，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的溫度控制[1]。另外，在對流道和澆口這些關鍵部位進行溫度控制時，可以借助熱管技術實現(xiàn)溫度控制精度的進一步提高。控制好導熱，還可以減少能量消耗。

（2）冷卻。熱流道所在模胚需要設計運水，以便實現(xiàn)隔熱的同時更好地控制模具溫度。熱咀尖端部分的運水冷卻更是重中之重，如果這部分冷卻不佳甚至壓根沒有，則會引起熱量集中，注塑殘留壓力將壓著澆口部分冷卻不到位的熔融料流出，造成流延、滴料等嚴重后果。因此，為避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象，應提前在模具設計階段做好該區(qū)域的冷卻設計。在具體的模具設計中，考慮到產(chǎn)品所需要的模溫和冷卻熱咀所需要的溫度不一致，模具設計時要單獨控制熱咀溫度，否則一旦出現(xiàn)問題，很難再進行修改。比較理想的運水方式是在熱咀周圈單獨設計獨立的熱流道冷卻水路，推薦運水方式有兩種。一是做冷卻水套，水路做一圈，呈一進一出環(huán)形，如圖1所示；二是運用金屬3D打印技術制造熱咀的熱流道運水套，如圖2所示。

圖1 冷卻水套

圖2 熱流道運水套

1.2 熱量排布與強度控制

模具采用熱流道實現(xiàn)進膠時，既要注意熱量的排布，保證其熱量不易散失，又要保證模架能夠承載住熱流道的巨大膨脹力和注塑張力，因為一旦承載不了，熱流道借助熱嘴與熱流板接觸部分封閉實現(xiàn)封膠這一平衡就會被打破。控制熱量方面，可以通過分流板自身的隔熱介質(zhì)與模板的避空位（減少接觸面積）來實現(xiàn)，封閉狀態(tài)下的空氣，其導熱系數(shù)為0.023W（/m·K），可作為不良導熱體，借助避空位之間的空氣能達到既保留住熱流道系統(tǒng)熱量，同時保證模架不至于因過度受熱而膨脹的優(yōu)越效果；模具強度方面，可以在模板內(nèi)部設置加工支撐位，最佳設計方案是保證熱量排布的同時在分流板周圍設置適當數(shù)量的支撐位與螺絲來固定[2]。

1.3 進膠平衡，流動順暢

塑膠流體在熱流道系統(tǒng)中要確保每個型腔達到完全平衡，能夠控制產(chǎn)品的各個型腔同步填充，否則就會出現(xiàn)沖壓不同，無法保證產(chǎn)品的一致性。進膠平衡方面，通常采用自然平衡式分流道，即保證各個分流道長度、尺寸和斷面形狀完全一致。發(fā)展到近期，其逐漸演變?yōu)榱鞯婪謱臃绞健＿@樣可以避免角度不同而造成進膠不平衡，特別是針對多型腔產(chǎn)品進膠平衡能提供完美的方案。流道順暢方面，要保證流道轉(zhuǎn)角處得到光滑處理，這樣可以減小壓力損失，避免出現(xiàn)熔融料因滯留流道內(nèi)而熱分解的情況。

2 熱流道的應用注意事項

2.1 塑料對熱流道系統(tǒng)設計的影響

能夠采用熱流道系統(tǒng)進行注塑成型的塑料材質(zhì)種類是多樣的。熱流道在生產(chǎn)使用過程中的折舊消耗與塑料材質(zhì)自身的剪切性與磨損性直接相關，如果PP材質(zhì)基本上沒有磨損，POM與尼龍材質(zhì)剪切有風險，在出熱流道方案時需要注明塑料種類及型號，以便在熱流道設計時依據(jù)塑料物性表來分類對待、處理和選擇（如決定采用閥針式系統(tǒng)還是非針閥系統(tǒng)）。當模具的熱流道系統(tǒng)加工完畢并完成在模具上的安裝時，生產(chǎn)階段不能隨意更換注塑材料，原因有二。一是熱流道溫度不一樣會導致熱流道熱膨脹尺寸不一樣，會導致模板凹陷、壓力碟碎裂、分流板漏膠的后果；二是因不同塑料的流動性不一樣，熱流道的設計參數(shù)也不一樣，熱流道是針對特定塑膠材質(zhì)的物性表而設計的。當模具的熱流道系統(tǒng)加工完畢并完成在模具上的安裝時，也不能隨意更換塑料顏色，除非出熱流道方案已明確提出換色需求[3]。為了實現(xiàn)快速精準的換色效果，熱流道廠家需要提前在結(jié)構上做特殊處理，如不提前說明，后續(xù)可能會影響模具的正常使用。

2.2 熱流道在注塑模具生產(chǎn)中使用的注意事項

塑膠原料要保證干凈無雜質(zhì)，防止鐵屑等異物進入系統(tǒng)而堵塞澆口；要保持冷卻水路運作正常，確保模板無漏水現(xiàn)象；要隨時觀測溫控器功率變化，正常功率波動不超過2%；生產(chǎn)中如果需要臨時停機，要將熱流道溫度調(diào)整到保溫狀態(tài)；如果在生產(chǎn)中需要關閉某一點，不能直接關閉，需要將溫度降低到120℃左右，以防止溫度過低、膨脹不足，造成漏料。

3 結(jié)語

通過本文對熱流道技術在注塑模具中的應用進行分析，能夠明確熱流道技術的主要原理，并且與傳統(tǒng)的冷流道技術相比較，說明熱流道技術的整體優(yōu)勢，并且在未來發(fā)展的過程中，熱流道技術不僅能夠保證產(chǎn)品品質(zhì)得到增強，減少機器運行的能耗，保證模具注塑更加的穩(wěn)定，提高產(chǎn)品生產(chǎn)自動化的效果，促進熱流道注塑技術的全面發(fā)展。