熱流道技術及推廣

   時間:2014-03-07 17:39:34
熱流道技術及推廣簡介
   我國模具行業近年來發展很快,到2005年,我國的模具產品水平將達到國際20世紀90年代中期水平,汽車模具等生產也將進入自主開發時代,但是對於熱流道系統,我國目前卻……
熱流道技術及推廣正文

   我國模具行業近年來發展很快,到2005年,我國的模具產品水平將達到國際20世紀90年代中期水平,汽車模具等生產也將進入自主開發時代,但是對於熱流道系統,我國目前卻還停留在初期階段。
   熱流道技術是應用於塑料注塑模澆注流道系統的一種先進技術,是塑料注塑成型工藝發展的一個熱點方向。它於20世紀50年代問世,經歷了一段較長時間地推廣以後,其市場佔有率逐年上升。80年代中期,美國的熱流道模具占注射模具總數的15%~17% ,歐洲為12%~15% ,日本約為10% 。但到了90年代,美國生產的塑料注射模具中熱流道模具已佔40%以上,在大型製品的注射模具中則佔90%以上。
什麼是熱流道?
   熱流道是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態。由於在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈,從注塑機噴嘴出口到澆口的整個流道都處於高溫狀態,使流道中的塑料保持熔融,停機后一般不需要打開流道取出凝料,再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。因此,熱流道工藝有時稱為熱集流管系統,或者稱為無流道模塑。
熱流道技術的優、缺點
   熱流道技術與常規的冷流道相比有以下的好處:
   1、節約原材料,降低成。
   2、縮短成型周期,提高機器效率
   3、改善製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製品。
   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、提高注塑製品表面美觀度。
   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、模具結構複雜,造價高,維護費用高。
   2、開機需要一段時間工藝才會穩定,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,通過採購質量上等的加熱元件、熱流道板以及噴嘴並且使用時精心維護,可以減少這些不利情況的出現。
熱流道系統的結構
   熱流道系統一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成。熱噴嘴一般包括兩種:開放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴。由於熱噴嘴形式直接決定熱流道系統選用和模具的製造,因而常相應的將熱流道系統分成開放式熱流道系統和針閥式熱流道系統。分流板在一模多腔或者多點進料、單點進料但料位偏置時採用。材料通常採用P20或H13。分流板一般分為標準和非標準兩大類,其結構形式主要由型腔在模具上的分佈情況、噴嘴排列及澆口位置來決定。溫控箱包括主機、電纜、連接器和接線公母插座等。熱流道附件通常包括:加熱器和熱電偶、流道密封圈、接插件及接線盒等。
熱流道系統的分類
   一般說來,熱流道系統分為單頭熱流道系統、多頭熱流道系統以及閥澆口熱流道系統。單頭熱流道系統主要由單個噴嘴、噴嘴頭、噴嘴連接板、溫控系統等組成。
單頭熱流道系統塑料模具結構較簡單。將熔融狀態塑料由注塑機注入噴嘴連接板,經噴嘴到達噴嘴頭后,注入型腔。需要控制尺寸d、D、L和通過調整噴嘴連接板的厚度尺寸,使定模固定板壓緊噴嘴連接板的端面,控制噴嘴的軸向位移,或者直接利用注塑機噴嘴頂住噴嘴連接板的端面,也可達到同樣目的。在定模固定板的合適位置設置一條引線槽,讓電源線從模具內引出與安裝在模具上的接線座連接。
   多頭熱流道系統塑料模具結構較複雜。熔融狀塑料由注塑機注入噴嘴連接板,經熱流道板流向噴嘴後到達噴嘴頭,然後注入型腔。熱流道系統的噴嘴與定模板有徑向尺寸D1配合要求和軸向尺寸限位要求。噴嘴頭與定模鑲塊有徑向尺寸d配合要求,保證熔融狀態的塑料不溢流到非型腔部位,並要求定模鑲塊的硬度淬硬50HRC左右。分型面到熱噴嘴軸向定位面之間的距離L必須嚴格控制,該尺寸應根據常溫狀態下噴嘴的實際距離L′加上模具正常工作溫度下噴嘴的實際延伸量ΔL確定。為了保證噴嘴與熱流道板貼合可靠,不使熱流道板產生變形,在噴嘴的頂部上方設有調整墊,該調整墊與噴嘴自身的軸向定位面一起限制了噴嘴在軸向的移動,且有效地控制了熱流道板可能產生的變形。在常溫狀態下,調整墊與熱流道板和定模固定板之間控制0.025mm 間隙以便模具受熱后,在工作溫度狀態時調整墊恰好壓緊。熱流道系統的定位座和定位銷一起控制了熱流道板在模具中的位置。定位座與定模板有徑向尺寸D2配合要求,而且深度h必須控制準確,定位座的軸向起著支承熱流道板的作用,直接承受注射機的注射壓力。定位銷與熱流道板固定板有配合要求。熱流道板與模板之間必須留有足夠的空隙,以便包裹隔熱材料。熱流道板和固定板必須設有足夠的布線槽,

讓電源線從模具內引出與安裝在模具上的接線座連接。噴嘴連接板與定模固定板之間有徑向尺寸D1配合要求,以便注塑機的注射頭與模具上的噴嘴連接板配合良好。在熱流道板附近,將定模板、熱流道板固定板、定模固定板用螺釘連接起來,增強熱流道板的剛性。

 

   閥澆口熱流道系統塑料模具結構最複雜。它與普通多頭熱流道系統塑料模具有相同的結構,另外還多了一套閥針傳動裝置控制閥針的開、閉運動。該傳動裝置相當於一只液壓油缸,利用注射機的液壓裝置與模具連接,形成液壓迴路,實現閥針的開、閉運動,控制熔融狀態塑料注入型腔。
熱流道塑料模具設計程序
   第一,根據塑件結構和使用要求,確定進料口位置。只要塑件結構允許,在定模鑲塊內噴嘴和噴嘴頭不與成型結構干涉,熱流道系統的進料口可放置在塑件的任何位置上。常規塑件注射成形的進料口位置通常根據經驗選擇。對於大而複雜的異型塑件,注射成形的進料口位置可運用計算機輔助分析(CAE)模擬熔融狀塑料在型腔內的流動情況,分析模具各部位的冷卻效果,確定比較理想的進料口位置。
   第二,確定熱流道系統的噴嘴頭形式。塑件材料和產品的使用特性是選擇噴嘴頭形式的關鍵因素,塑件的生產批量和模具的製造成本也是選擇噴嘴頭形式的重要因素。
   第三,根據塑件的生產批量和注射設備的噸位大小,確定每模的腔數。
   第四,由已確定的進料口位置和每模的腔數確定噴嘴的個數。如果成形某一產品,選擇一模一件一個進料口,則只要一個噴嘴,即選用單頭熱流道系統;如果成形某一產品,選擇一模多腔或一模一腔二個以上進料口,則就要多個噴嘴,即選用多頭熱流道系統,但對有橫流道的模具結構除外。
   第五,根據塑件重量和噴嘴個數,確定噴嘴徑向尺寸的大小。目前相同形式的噴嘴有多個尺寸系列,分別滿足不同重量範圍內的塑件成形要求。
   第六,根據塑件結構確定模具結構尺寸,再根據定模鑲塊和定模板的厚度尺寸選擇噴嘴標準長度系列尺寸,最後修整定模板的厚度尺寸及其他與熱流道系統相關的尺寸。
   第七,根據熱流道板的形狀確定熱流道固定板的形狀,在其板上布置電源線引線槽,並在熱流道板、噴嘴、噴嘴頭附近設計足夠的冷卻水環路。
   第八,完成熱流道系統塑料模具的設計圖繪製。
熱流道系統的發展方向 
   當前,國內外熱流道模具的主要發展趨勢可歸納為以下幾個方面。
   元件的小型化,以實現小型製品的一模多腔和大型製品多澆口充模。通過縮小噴嘴空間,可在模具上配置更多型腔,提高製品的產量和注射機的利用率。在90年代,Master公司開發的噴嘴最小可至15.875mm;Husky公司開發的多澆口噴嘴,每個噴嘴有4個澆口,澆口距可近至9.067mm;Osco公司開發的組合複式噴嘴,每個噴嘴有12個澆口探針,可用於48腔模具的成型。MoldMaters公司針對小型製件的空間限制,在2001年開發了用於小製件的噴嘴,含整體加熱器、針尖和熔體通道,體積直徑小於9mm,澆口距僅為10mm,可成型重量為1~30g 的製品。
   熱流道元件的標準化、系列化。當前,用戶要求模具設計和製造周期越來越短,將熱流道元件標準化不僅有利於減少設計工作的重複和降低模具的造價,並且十分便於對易損零部件的更換和維修。據報道,Polyshot公司已開發出快換熱流道模具系統,尤其適於注射壓力為70kN的小型注射機。Husky、Presto 和Moldmasters等公司的噴嘴、閥桿和分流板都作為標準型便於快速更換和交付模具,現在國外只需4 周即可交付模具。
   熱流道模具設計整體可靠性提高。如今國內外各大模具公司對熱流道板的設計和熱噴嘴相連接部分的壓力分佈、溫度分佈、密封等問題的研究開發極為重視。疊層熱流道注射模的開發和利用也是一個熱點。疊式模具可有效增加型腔數量,而對注射機合模力的要求只需增加10%~15%。疊式熱流道模具在國外一些發達國家已用於工業化。
   改善熱流道元件材料的目的在於提高噴嘴和熱流道的耐磨性和用于敏感材料成型。如使用鉬鈦等韌性合金材料製造噴嘴,以金屬粉末注射成型經燒結製成熱流道元件已成為可能。
   開發精確的溫控系統。在熱流道模具模塑中,開發更精密的溫控裝置,控制熱流道板和澆口中的熔融樹脂的溫度是防止樹脂過熱降解和產品性能降低的有效措施。
將熱流道用於共注。通過支管和熱噴嘴元件的有效組合設計可使共注成型與熱流道技術相結合,由此成型3層、5層甚至更多層的複合塑料製品。例如Kortec公司開發出了熔體輸送系統和共注噴嘴;Incoe 公司的多出口、多模腔共注支管生產線能用於多材料多組分共注射。

 

熱流道技術在中國
   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生的事情。
   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。由於上面講到的採用熱流道技術模具的諸多優點,因此,熱流道技術的應用在國外發展較快,許多塑料模具廠所生產的模具50%以上採用的熱流道技術,甚至80%以上,效果十分明顯。熱流道在國內也已用於生產,但總體不足10%,這個差距相當巨大,這意味著這個行業有著相當大的市場空間存在。
   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於我國模具向歐美公司的出口量快速發展帶來的。在歐美國家,注塑生產已經相當的依賴於熱流道技術。可以這樣說,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於熱流道技術的意識上的轉變。但是由於很多外國進口的熱流道系統價格比較貴,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元件。這對於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,有的廠採用率達20%以上,一般採用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位採用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,但總體上熱流道的採用率達不到10%,與國外的50~80%相比,還是遠遠不夠的。
   最近幾年裡, 世界著名的熱流道技術供應商們接二連三以各種形式進駐中國市場,或建立生產基地,或尋找代理,或設立辦事處,或建立子公司,應該說,這個潮流對中國的模具行業技術的快速提升起到了巨大的作用。這一潮流中,無疑是近水樓台的韓國企業動手最早,韓國的Yudo(柳道)、SINO(R)(先銳)等品牌在我國均具備了相當的影響力;另有總部位於荷蘭的Synventive(聖萬提)和加拿大的Mold Masters(馬斯特)分別在蘇州和崑山建立的工廠今年也將先後投產;北美注塑工業巨人Husky(赫斯基)多年來始終致力於熱流道技術在我國的普及推廣工作,其獨資建立的亞洲運營中心——赫斯基上海技術中心也擁有強大的熱流道提供能力;中德合資建立的變色(Anole)熱流道科技服務有限公司位於浙江黃岩的生產基地也將於今年中期建成,其產品的加熱元件將全部採用技術領先的德國Anole公司產品;與此同時,我國大量的新興民營企業也認識到這一領域的無限商機,紛紛建立熱流道生產企業,這對於降低熱流道技術的使用成本和其推廣應用都具有十分重要的意義,但總體來說,我國本土企業目前能夠提供的技術大多仍較為初級,選擇空間小、質量不穩定、維護周期短的問題的出現往往會影響到下游企業的對其產品的信任度。
   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勢,可以這樣說,隨著其技術的進一步發展成熟和製造成本的的降低,熱流道技術將越來越顯現其巨大的優勢。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,是發展熱流道模具的關鍵。  
 

 

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