探討注塑模具中熱流道技術(shù)的應(yīng)用

寧佳尉

（柳州裕信方盛汽車飾件有限公司，廣西柳州 545006）

0 引言

雖然我國的塑料制品行業(yè)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展階段，實施了一系列的技術(shù)和工藝改進(jìn)，但在當(dāng)下的發(fā)展條件下，綠色化和環(huán)保性成為了塑料制品行業(yè)關(guān)注的重點，相關(guān)制造企業(yè)如果要進(jìn)一步提升效率、保障塑料制品的產(chǎn)品質(zhì)量、推進(jìn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的實現(xiàn)，應(yīng)積極加大對熱流道技術(shù)的應(yīng)用。熱流道技術(shù)最早出現(xiàn)在歐美國家，因為這一技術(shù)的能源消耗小、塑料材料投入低，具有經(jīng)濟性和環(huán)保性特征，得到了越來越多的應(yīng)用，且在未來有著巨大的技術(shù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 熱流道技術(shù)概述

1.1 熱流道技術(shù)

注塑工藝在塑料制品的制造中尤為重要，熱流道技術(shù)應(yīng)用在注塑模具中，可以改變塑料注塑模流道澆筑系統(tǒng)，提升注塑工藝水平。熱流道成型階段，利用注射機的噴嘴將送往澆口的塑料始終保持在熔融狀態(tài)下，每次開模時不必作為廢料取出，澆筑系統(tǒng)中的部分熔料可以在下一循環(huán)的注射作業(yè)中繼續(xù)使用。熱流道技術(shù)在注塑模具中的應(yīng)用優(yōu)勢表現(xiàn)在以下6 個方面：①物料投入量相對較少，節(jié)約物料，技術(shù)成本較低；②模具成型速率高、時間短，相關(guān)機械設(shè)備的運行效率較高；③模具表面質(zhì)量和性能得以提升；④即使不利用三板式模具也可以實現(xiàn)點澆口；⑤自動化水平較高；⑥注塑壓力非常小，壁薄制品出現(xiàn)形變的概率相對較低。

1.2 熱流道系統(tǒng)組成

注塑模具中的熱流道技術(shù)由熱流道系統(tǒng)實現(xiàn)，噴嘴、熱分流板、熱元件和溫控器是其重要構(gòu)成。隨著熱流道技術(shù)的日漸進(jìn)步和應(yīng)用范圍的逐步擴大，市場上有了越來越多的熱流道公司，不同公司的熱流道形式也存在著明顯差異，主要以一字形、X 和H 字形、Y 字形為主。如果以噴嘴形式作為劃分依據(jù)，熱流道模具結(jié)構(gòu)以外加熱流道板、內(nèi)加熱流道板為主，噴嘴作為熱流道模具中的關(guān)鍵構(gòu)成，也存在著多種的形式。加熱元件在熱流道系統(tǒng)中的作用極為突出，其加熱精度、使用年限等對于注塑工藝的控制、熱流道各個工序的穩(wěn)定性有著關(guān)鍵性作用。

2 注塑模具中的熱流道技術(shù)應(yīng)用

2.1 導(dǎo)熱與冷卻

（1）導(dǎo)熱。在注塑環(huán)節(jié)，熱流道系統(tǒng)可以使得注塑機和產(chǎn)品型腔之間的延伸膠道保持高度的銜接性。熱流道系統(tǒng)的導(dǎo)熱設(shè)計極為重要，導(dǎo)熱部位必須要有良好的導(dǎo)熱處理效果，例如加強塑膠熔體流道隔熱部位的隔熱設(shè)計。如果模具開模需借助氣缸來完成，氣缸受熱膨脹出現(xiàn)卡死的概率非常高，為有效減少這一現(xiàn)象，使制造工序能夠順利實施，應(yīng)在模架上對氣缸開展相應(yīng)的隔熱處理。熱流道供應(yīng)商需以塑膠物理特性作為基準(zhǔn)，保障合理的溫度控制。溫度控制中需考慮多方面的因素，因為導(dǎo)熱系數(shù)與傳熱效果之間存在著緊密聯(lián)系，在導(dǎo)熱系數(shù)越大的情況下，傳熱效果越有保障，溫度控制時可以通過對二者關(guān)系的把握來進(jìn)行。

（2）冷卻。在熱流道所在的模胚處需要進(jìn)行科學(xué)的運水設(shè)計，以提升隔熱性能，并將模具溫度控制在合理范圍內(nèi)。熱流道系統(tǒng)的運水設(shè)計中，噴嘴尖端的設(shè)計非常關(guān)鍵，如果這部分運水設(shè)計效果不理想，過度的熱量集聚會使注塑殘留壓力壓著澆口部分，造成冷卻效果不佳，進(jìn)而導(dǎo)致熔融料從此處流出，引發(fā)的流延、滴料等問題將影響正常的制作工序。為了控制問題源頭，可以在模具設(shè)計階段完善冷卻設(shè)計。因為模溫和冷卻噴嘴時的溫度需求不同，應(yīng)單獨設(shè)計噴嘴的控溫結(jié)構(gòu)，否則一旦出現(xiàn)了問題則處理難度較大，甚至?xí)T發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。根據(jù)熱流道技術(shù)在注塑模具中的應(yīng)用現(xiàn)狀，在理想的運水設(shè)計條件下，一般是在噴嘴周圈進(jìn)行熱流道冷卻水路的單獨設(shè)計，可以選用冷卻水套或者熱流道運水套的方式（圖1）。

圖1 熱流道運水套

2.2 熱量排布與強度控制

在注塑模具中利用熱流道技術(shù)做進(jìn)膠處理，應(yīng)從綜合性角度出發(fā)，盡可能保障熱量排布的合理性，通過科學(xué)的熱量排布設(shè)計來減小熱量散失，同時使模具具有較大的承載力，能夠抵御熱流道的膨脹力與注塑張力。一旦模具無法承受作用力，將無法達(dá)到預(yù)期的封膠處理效果。熱流道技術(shù)的熱量控制也尤為重要，一般借助分流板自身的隔熱介質(zhì)和模板避空位來將熱量控制在合理范圍內(nèi)。在封閉條件下，空氣導(dǎo)熱系數(shù)為0.023 W/（m·K），這一特性使空氣完全可以作為不良導(dǎo)熱體加以利用，經(jīng)由避空位之間的空氣隔熱，保留熱流道系統(tǒng)中的熱量，模具也不會由于過多受熱而引起嚴(yán)重的膨脹或者其他問題。在模具內(nèi)部科學(xué)設(shè)計支撐位，加強模具強度，在滿足熱量排布要求的前提下，在分流板周圍通過一定的支撐位和螺絲來保障固定效果。

2.3 進(jìn)膠平衡與流動順暢

塑膠流體在熱流道系統(tǒng)中達(dá)到全部型腔的完全平衡狀態(tài)，才能使產(chǎn)品各個型腔保持填充的同步性。自然平衡式分流道是每個分流道的長度、尺寸、斷面形狀等都完全相同，而隨著當(dāng)下熱流道技術(shù)的不斷進(jìn)步，流道分層方式已然取代了常規(guī)的自然平衡式分流道，新型分流道的出現(xiàn)，克服了角度差異所引起的進(jìn)膠不平衡問題。為使流道順暢，尤其要保障流道各個轉(zhuǎn)角部位的光滑性，光滑處理可以減小壓力損失，有效消除熔融料滯留于流道中引起的熱分解現(xiàn)象。拐角處理方式也呈現(xiàn)出多樣化趨勢，為保持熱流道系統(tǒng)中拐角處理的效果，可以從多種處理方式的綜合對比中選擇最恰當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)。

3 熱流道塑料模具技術(shù)發(fā)展前景

3.1 元件微型化和標(biāo)準(zhǔn)化

塑料制品行業(yè)的發(fā)展迅猛，尤其是塑料模具在當(dāng)下及未來的發(fā)展中呈現(xiàn)出元件微型化的特征，熱流道技術(shù)是加快這一趨勢的主要技術(shù)。在熱流道技術(shù)下，噴嘴模型得以減小，有利于促進(jìn)一模多腔體、多澆口充模的發(fā)展目標(biāo)，帶動塑料制品領(lǐng)域的工藝變革，進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率的同時保障產(chǎn)品質(zhì)量。元件微型化發(fā)展趨勢在20 世紀(jì)末期就已經(jīng)引起重視，在當(dāng)下已然取得了一定的成果，很多生產(chǎn)廠家都開發(fā)出了復(fù)式噴嘴和多澆口噴嘴。

3.2 更精準(zhǔn)的溫控技術(shù)

塑料制品的制作過程中，溫度控制非常關(guān)鍵，會影響到塑料制品的整體質(zhì)量。在將熱流道技術(shù)應(yīng)用于注塑模具中時，應(yīng)采取更為精準(zhǔn)的溫控技術(shù)，積極對制造過程各環(huán)節(jié)的溫度加以控制，尤為要注重流道和澆口的溫度管理。當(dāng)下隨著熱流道技術(shù)在塑料制品行業(yè)的廣泛應(yīng)用，溫控技術(shù)也呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢，例如熱管技術(shù)的出現(xiàn)，提高了制作過程中的溫度控制精度。經(jīng)由對溫度分布情況的全面把控，可以密切監(jiān)測到塑料制品的受熱分布，從根本上實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效益目標(biāo)。

3.3 更廣泛的進(jìn)行使用

與其他的塑料模具技術(shù)相比，熱流道技術(shù)兼具多方面的技術(shù)優(yōu)勢，整體投入量相對較少，資源節(jié)約明顯，且生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，未來必將得到更廣泛的應(yīng)用。但熱流道技術(shù)在我國的起步較晚，為保障技術(shù)普及率，在未來的發(fā)展中應(yīng)將熱流道技術(shù)與其他注塑技術(shù)有效結(jié)合使用，保障成型工藝的多樣性和先進(jìn)性，并加大在熱流道技術(shù)方面的創(chuàng)新，針對技術(shù)應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題來進(jìn)行優(yōu)化，提升熱流道技術(shù)的應(yīng)用價值。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段的塑料產(chǎn)品需求日漸增加，刺激了塑料制品行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，越來越多的塑料制品企業(yè)采用了熱流道技術(shù)，這一技術(shù)的先進(jìn)性明顯，且具備節(jié)約資源、控制成本、可自動化生產(chǎn)等多方面的優(yōu)勢，在未來的市場空間非常大。熱流道技術(shù)在當(dāng)下的應(yīng)用環(huán)境中尚存在一些問題，未來發(fā)展中同樣要注意技術(shù)改進(jìn)，提升熱流道技術(shù)的總體水平。