硬質(zhì)合金噴嘴熱流道系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中的應用

羅樹藝

摘要在企業(yè)實際生產(chǎn)過程中時常會遇到為了增強PC材料的力學性能而需要加入GF（玻璃纖維）的情況。而對于采用熱流道系統(tǒng)的模具，由于PC中加入了玻璃纖維會加快熱流道系統(tǒng)噴嘴的磨損，導致產(chǎn)品合格率大大降低，本文針對硬質(zhì)合金噴嘴熱流道系統(tǒng)在實際產(chǎn)品中的應用，論述了硬質(zhì)合金噴嘴熱流道在實際生產(chǎn)中的優(yōu)勢。關鍵詞注塑模具熱流道硬質(zhì)合金噴嘴熱流道

模具是我國國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是制造業(yè)的重要基礎工藝裝備。模具在制造業(yè)中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技術水平己成為衡量國家制造業(yè)水平和創(chuàng)新能力的重要標志。隨著社會的不斷進步、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種各樣的商品被不斷生產(chǎn)出來，其中大多數(shù)商品的生產(chǎn)都依賴于模具的多樣化。

隨著塑料制品在社會中的用途越來越廣，注塑模具也成為應用最為廣泛的模具類型。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對環(huán)保和塑料產(chǎn)品的要求也越來越高，由此采用熱流道系統(tǒng)的模具應運而生并且并廣泛地應用。主要是采用熱流道系統(tǒng)的模具具有以下優(yōu)勢：

（1）縮短制件成型周期。因沒有澆道系統(tǒng)冷卻時間的限制，制件成型固化后便可及時頂出。許多用熱流道模具生產(chǎn)的薄壁零件成型周期可在5秒以下。

（2）節(jié)省塑料原料。在純熱流道模具中因沒有冷澆道，所以無生產(chǎn)廢料。這對于降低原料成本意義尤其重大。事實上，國際上主要的熱流道生產(chǎn)廠商均在世界上室友及塑料原材料價格昂貴的年代得到了迅猛的發(fā)展。因為熱流道技術的減少廢料和降低成本的有效途徑。

（3）減少廢品，提高產(chǎn)品質(zhì)量。在熱流道模具成型過程中，塑料熔體溫度在流道系統(tǒng)里得到準確的控制。塑料可以以更為均勻一致的狀態(tài)流入各模腔，從而生產(chǎn)出質(zhì)量一致的零件。另外，熱流道成型的零件澆口質(zhì)量好，脫模后殘余應力低，零件變形小。所以市場上很多高質(zhì)量的產(chǎn)品均由熱流道模具生產(chǎn)。

（4）消除后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動化。制件經(jīng)熱流道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工冷澆道等工序，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。

（5）擴大注塑成型工藝應用范圍。許多先進的塑料成型工藝實在熱流道技術基礎上發(fā)展起來的。

1問題的提出

曾經(jīng)接手一套窺視鏡模具項目，產(chǎn)品圖紙如圖1所示。該產(chǎn)品的材料為PC，需要添加玻璃纖維（GF）以增強產(chǎn)品的力學性能，產(chǎn)品外觀不能留有進膠口痕跡，而且產(chǎn)品原材料不能重復使用。

眾所周知，PC是一種無定型、無臭、無毒、高透明度的無色或微黃色熱塑性工程塑料，具有優(yōu)良的物理機械性能，具有良好的耐熱性和耐低溫性，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的力學性能和尺寸穩(wěn)定性。該材料最重要的加工方式是注塑。PC在使用熱流道模具注塑時，一般熱流道噴嘴嘴尖材質(zhì)都使用BECU，生產(chǎn)過程中一般不會出現(xiàn)什么問題。

根據(jù)客戶要求，該產(chǎn)品外觀不能留有澆口痕跡，而且原材料不能重復使用，這就決定了該模具應該采用熱流道系統(tǒng)來進行模具設計及制造。由于未考慮到PC材料中添加了玻璃纖維的影響，該模具的熱流道噴嘴嘴尖材質(zhì)采用的是常用的BECU材質(zhì)。但是在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)該模具在剛開始生產(chǎn)的時候制品都沒什么問題，生產(chǎn)了一段時間之后，制品開始大面積不合格，經(jīng)過設備調(diào)試等方法均無明顯改善。由此可見，問題應該出在模具上面。經(jīng)過拆模檢查發(fā)現(xiàn)原因是熱流道噴嘴的嘴尖磨損得比較嚴重，導致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題。

從以前的生產(chǎn)經(jīng)驗看來，生產(chǎn)PC材質(zhì)的制品采用常用的BECU材質(zhì)的熱流道噴嘴不會出現(xiàn)磨損這么嚴重的情況。所以，問題應該是出現(xiàn)在PC材質(zhì)中添加了玻璃纖維的原因。根據(jù)客戶要求，為了提高制品的力學性能，制品材料中必須添加玻璃纖維。所以為了達到客戶要求，那就必須改善熱流道噴嘴嘴尖的磨損情況。

2解決方案

根據(jù)這種情況，這時熱流道噴嘴嘴尖必須更換專用硬質(zhì)合金嘴尖，以增強其耐磨性（如圖2、圖3所示）。根據(jù)市面上的情況，對于尺寸較小的產(chǎn)品，可以通過使用鎢鋼嘴尖或者是鉬合金嘴尖的熱流道噴嘴來改善熱流道噴嘴嘴尖的磨損情況。對于尺寸較大的產(chǎn)品，可以通過采用銅包鋼形式的噴嘴嘴尖來改善噴嘴嘴尖磨損的情況，這樣不僅可以解決問題，還能夠降低噴嘴的成本。

眾所周知，銅的導熱性和鎢鋼、鉬合金材料比起來還是有相當大的優(yōu)勢的，熱流道噴嘴嘴尖材質(zhì)的更換也就導致了熱流道溫度的變化。熱流道常用的加熱器為傳統(tǒng)加熱圈與噴嘴直接接觸，而且接觸面只有一個，這就會導致大部分的熱量損失，同時加熱效果和加熱均勻度不夠理想。如果采用的是常用的BECU材質(zhì)的嘴尖，使用傳統(tǒng)的加熱器一般都能夠滿足使用（圖4）。但是現(xiàn)在由于在制品材料中添加了玻璃纖維而采用鎢鋼、鉬合金或者是銅包鋼材質(zhì)的熱流道噴嘴，這已經(jīng)造成導熱的不均勻性了，再使用傳統(tǒng)加熱器的話將進一步加劇模具的加熱不均勻性，從而影響制品的質(zhì)量。

為了解決這一問題，應該使用鑲銅式加熱器（如圖5所示）。該加熱器的加熱絲是嵌入銅槽內(nèi)的，這種形式增加了加熱絲與噴嘴的接觸面積，從而改善了噴嘴的加熱效果。在加上銅的導熱均勻性，整體的加熱效果顯著增加，而且可以延長加熱器的使用壽命，進一步降低生產(chǎn)成本。鑲銅式加熱器很好的利用了銅的導熱均勻性，彌補了因噴嘴材質(zhì)的更換而導致的熱量損失。而且該款加熱器導出線接口處采用的是不銹鋼管圓滑過渡連接，外接保護套管采用的是優(yōu)質(zhì)不銹鋼軟管，這樣可以有效地解決了因熱流道露膠而引起的加熱器損壞的情況，增加了加熱器的使用壽命，大大降低生產(chǎn)及維護成本。

由以上分析可知，該模具所用的熱流道系統(tǒng)假設采用BECU材質(zhì)噴嘴的話，那生產(chǎn)出來的產(chǎn)品將無法完全滿足客戶的要求，因此需要改變噴嘴的材質(zhì)。通過綜合考慮，決定采用鎢鋼或者鉬合金噴嘴熱流道，并且配合鑲銅式加熱器一起使用。主要是根據(jù)硬質(zhì)合金噴嘴與BECU噴嘴相比有以下優(yōu)勢：（1）硬質(zhì)合金噴嘴的耐磨性相比于BECU材質(zhì)的噴嘴大大提高，能夠滿足PC材料中添加玻璃纖維的制品的正常生產(chǎn)。（2）硬質(zhì)合金噴嘴配合鑲銅式加熱器能夠彌補硬質(zhì)合金噴嘴的導熱不均勻的劣勢，從而提高產(chǎn)品的合格率。（3）采用鑲銅式加熱器可以避免因熱流道漏膠而導致加熱器損壞的情況，大大提高了加熱器的使用壽命，降低了生產(chǎn)及維護成本。

綜上所述，上述窺視鏡產(chǎn)品的模具的熱流道系統(tǒng)所以采用硬質(zhì)合金噴嘴配合鑲銅式加熱器的熱流道系統(tǒng)可以滿足客戶對產(chǎn)品外觀的的要求，可以很好地解決噴嘴嘴尖磨損及導熱不均勻的問題，生產(chǎn)出滿足客戶需求的產(chǎn)品，并且大大提高產(chǎn)品生產(chǎn)合格率，大大提高了經(jīng)濟效益。

3結(jié)束語

通過采用上述硬質(zhì)合金噴嘴的熱流道系統(tǒng)進行模具設計及制造，以及后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)可以順利滿足客戶對該產(chǎn)品提出的以上所有要求。綜上所述，硬質(zhì)合金噴嘴熱流道主要有以下幾方面的優(yōu)點：（1）耐磨性大大提高；（2）熱流道導熱均勻性大大提高；（3）加熱器的使用壽命大大提高，節(jié)省模具的生產(chǎn)及維護成本。