热流道模具概述

热流道模具概述1.热流道模具概述（1）1次主流道部、分流道部用加热器加热流道部从而使流道里的树脂处于熔融状态进行成型。该流道部一般称为歧管。岐管块（由岐管构成的部分）与其他模具部分的接触面极小，以避免热量从岐管传到模具。（2）2次主流道部通常称为热喷嘴，大致分为内部加热型和外部加热型两种。（3）浇口1.开式浇口：浇口部始终受到加热，没有浇口封闭。一般多用于半热流道中。2.热开闭浇口：通电时浇口熔融并开启，冷却时固化并关闭。3.机械开闭浇口：浇口部始终受到加热，以机械方式开闭浇口。大致分为弹簧式、液压活塞式、气压活塞式。2.热流道系统的优点和长处相对于冷流道，热流道有下列优点：（1）由于主流道和分流道没有成型，因此无需回收利用它们。（2）有时可进行短周期成型。（3）有时可减少多腔成型时的尺寸偏差。（1）主流道和分流道的回收利用问题采用冷流道方式的主流道和分流道只要不发生劣化就可以回收利用，因此从材料损失方面来看可以说没有什么不利之处。但流道的回收利用存在以下几个问题。热流道不存在这些问题，因此可以说这也正是热流道的一个优点。1-1)回收材料的使用增加了受热历史，因此也增加了热分解、水解以及变色的可能性。特别是当相对流道与产品的比例偏大时，回收比例也会增大，因此更容易发生这些问题。1-2)在主流道和分流道的保管和粉碎的过程中有可能混入异物。混入的异物会造成成形品外观不良，有时甚至会破坏成型品。1-3)如果粉碎材料粒度分布偏大，则可能会因塑化不均而导致成形品不良。均化粒度或再次挤出又会增加成本并延长受热历史，从而导致劣化。此外，混合使用新料和粉碎材料时，如果粒度大小不同，则在料斗或料仓中可能会发生分离。此时应在混合的同时一点一点地加料。（2）成型周期2-1)虽然冷流道被设计得尽可能地短而细，但相对于成形品的厚度来说，主流道和分流道通常还是偏粗。此处的冷却和固化有时会成为短周期成型的决定因素，这是因为固化时间与厚度的平方成正比。在一般成形中，螺杆塑化必须在冷却时间内结束，因此当主流道和分流道部分的塑化时间需要延长时，成形周期将会变长。(不过，对于可进行复合动作（模具开合期间也能进行螺杆塑化）的成形机，这个问题的影响将会减轻。这种方式的成形机有利于薄壁产品的短周期成形。）2-2)模具的打开量热流道无需主流道和分流道的脱模过程，因此可缩短开模行程，进而缩短成型周期。（3）多个模腔的尺寸精度模腔数增多，尺寸和品质偏差就会增大，因此精密成形时，模腔数不宜太多（1－4个即可）。3-1)可通过1－4腔的模具和小型成形机的组合来增加成型机的台数或②形成多个模腔（16～32个）来进行成型。在后一种情况下，如果流道平衡不良，尺寸和品质偏差就会增大。在这种情况下，如果将冷流道和热流道组合成半热流道模具，有时便可按冷流道部分的尺寸偏差（＝整体的尺寸偏差）来成型。例如，32腔模具（在等长的冷流道板块上制作8个模腔，并在4个板块上分别装有热喷嘴）的尺寸偏差如下：·1个模腔的尺寸偏差：：０．０３５～０．０４０％·1个板块（8个模腔）的尺寸偏差：：０．１０～０．１２％·全部32个模腔的尺寸偏差：：０．１２%（但表示为３σ／×１００%）3.热流道系统的缺点和注意事项缺点（1）如果模具价格高而生产数量少，则可能体现不出其价格优势。（2）树脂滞留在歧管和热喷嘴内时容易劣化。（3）改换树脂或改换颜色时一般比较费时。注意事项（１）变色树脂温度、滞留时间与成形品变色之间的关系跟在注射成形机的机筒内滞留时一样，树脂温度高的时候必须缩短滞留时间。根据热喷嘴种类的不同，有时必须设定较高的温度，此时就要特别注意变色问题。此外，变色会因树脂和等级而异，因此就所使用的材料而言，建议在把握好这些关系的基础上来选择热流道系统。（2）异物在有些形状的歧管中，树脂有时会滞留在死角并发生劣化。此外，在热喷嘴的固化层内有时也会产生异物。经过改性（如阻燃性等）的高机能性材料是比较容易产生异物的，此时也要像处理变色问题那样切记把握好树脂特性。（3）银纹银纹是由粒料中的水分、热分解时所产生的挥发成分以及成形过程中卷入的空气等而产生的。树脂温度高时必须降低吸湿度，因此应比采用冷流道时更加注意加强预干燥。此外，来自热喷嘴内的分解层的挥发成分也会产生银纹，因此有时需要经常清除该分解层。这也会降低作为热流道的优点之一的生产效率。（4）压力损失有些类型的热喷嘴会出现很大的压力损失。在内部加热型热喷嘴中，如果流动层偏薄，压力损失就会增大，从而不得不通过提高树脂温度来成形，此时应特别注意变色和分解情况等。（５）磨损对于基于强化材料和填充材料（其中含有玻璃纤维和硅石之类的容易引起钢材磨损的材料）的复合材料等级，建议也像冷流道的模具设计那样采用耐磨损的热流道系统。（６）改换颜色、改换树脂如果歧管等部件中有死角(树脂不流动的部分)或像内部加热式的热喷嘴那样有固化层，则在改换颜色和改换树脂时将花费更多时间。换言之，对于热喷嘴形式，外部加热型比内部加热型更为有利。4.热流道系统的种类；4-1.歧管虽然也有热流道内装有加热器的内部加热型，但几乎所有的歧管都是外部加热型。加热时一般使用加热筒。温度分布会因加热器和温度传感器的个数、位置等而发生变化,因此设计时应注意这一点。为了使温度分布尽可能均匀,有时要使用与热喷嘴位置相符的不规则形状的护套加热器。歧管的流道从功能上来说会发生流向变化,因此模具加工时容易形成死角。此外，树脂会发生碳化，因此有时必须清理歧管。在完成上述维护并重新组装时,如果接合部分出现间隙或阶差,也会出现树脂不流动的死角。因此在结构设计时必须事先考虑到这一点。4-2.热喷嘴（1）内部加热型热喷嘴内的鱼雷形筒中装有加热器。多用于通过热平衡来开合浇口的模具中。热喷嘴外筒虽受到空气隔热层的隔热，但仍被冷却，因此热喷嘴外筒的里面的树脂形成不流动的固化层。这样一来，熔融树脂可以通过的有效流路（流动层）的厚度就变薄了。固化层和流动层各自的厚度会随着热喷嘴的温度而变化。流动层变薄则压力损失增大。同时，固化层和流动层的界面会因温度偏差而移动，于是滞留时间延长，而且已经变色和分解的树脂也有进入流动层的机会。因此，必须在对热喷嘴定期进行分解和清扫这一前提条件下来设计模具结构。为了顺利进行稳定成型，这一点非常重要。（2）外部加热型外部加热型的热喷嘴是从外部加热的，因此熔融树脂的流路中内部加热型那样的鱼雷形筒。当以机械方式打开或关闭浇口时，应将机构装在内部以便浇口开闭，因此必须做成外部加热型的热喷嘴。（3）关于内部加热型与外部加热型的温度分布内部加热型和外部加热型的加热方式不同。内部加热型的温度分布更广。此外，内部加热型的流路阻力会增大，因此必须相对提高设定温度，从而更容易造成变色和热分解。对热稳定性不佳的树脂进行成型时，务必要事先研究这一点。对此，外部加热型的热喷嘴内的温度分布较小，难以发生变色和热分解，但由于是从流路外壁来加热的，因此热难以传到流路中央部分，从而使中央部分的温度略低于壁面。对于外部加热型且浇口为热开闭式来说，由于结构上存在问题，因此很难避免产生冷料。此外，与内部加热型不同，热喷嘴外围的温度偏高，因此模腔面的热传导会增大，而且根据加热方法，有时会在短周期成型方面造成不利影响。4-3.浇口1.开式浇口开式浇口多用于外部加热型中，因来自热喷嘴的传热而始终处于打开状态。因此浇口封闭时间也就是制品封闭时间（浇口断开所处位置的固化时间）。优点是最简易而又便于操作，但也有容易发生浇口堵塞和拉丝的缺点。2.热开闭浇口用作开式浇口的浇口堵塞和拉丝现象的对策，这种浇口是通过与本体部分不同的加热回路，并在前端的尖头与成型周期保持同步的情况下来进行开闭的一种机构。本机构通过通电来打开浇口，通过冷却来关闭浇口。因此，如果延长通电时间，则可能会起到扩大浇口之类的效果。此外，这一方法还有这样一个优点：在使用多个热喷嘴的多腔模具的情况下，浇口平衡可通过调节各个热喷嘴的通电时间和电流等而比较容易达到。3.机械开闭浇口热喷嘴中装有活塞，弹簧、油压或气压使活塞往复运动，从而使浇口时开时闭。另外，由于没有浇口封闭（属于机械性关闭），因此不必考虑成型周期。这一方法既可减少大浇口下落时的流动阻力，同时对浇口周围的喷射纹等流痕也有效。但问题是只有在浇口固化前才能关闭浇口，因此很容易出现保压不足的状态，而且据说根本不适用于精密成型。尤其是在材料的结晶速度很快而产品的壁厚偏薄的情况下更应特别注意。使用时应将浇口下落处的壁厚和浇口直径设计得大一些。对于复合材料以及含有玻璃纤维等无机填料的材料，应注意活塞和浇口部位的磨损并避免树脂进入滑动部分。此外，使用时还要注意并熟练应对多腔模具的各个模腔在浇口封闭时的定时偏差、因浇口固化而无法关闭浇口时出现的模具损伤等。5.典型的成型条件在内部加热的情况下，热喷嘴的鱼雷形筒（torpedo）中内置有加热器，或者热喷嘴外筒受到空气隔热层的隔热，并被冷却。这样一来，热喷嘴外筒内侧面上的树脂就会形成不流动的固化层。因此熔融树脂所流经的有效通路（流动层）的厚度也会比外部加热时更薄。作为一个大致标准，外部加热部分(歧管或外部加热型热喷嘴)的温度应与机筒温度相同，而内部加热部分（内部加热型热喷嘴）的温度应为机筒温度加20～40℃。不过这些条件也会因金属冷却、加热器与热电偶的位置关系、隔热等因素而发生变化。