作為壹項先進的註塑加工技術,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,這壹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。由於上面講到的采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%以上采用的熱流道技術,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。
熱流道技術在中國的逐漸推廣,這在很大程度上是由於中國模具向歐美公司的出口量快速發展帶來的。在歐美國家,註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,國內很大壹部分廠家接受不了,所以就出現了壹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,有的廠采用率達20%以上,壹般采用內熱式或外熱式熱流道裝置,少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置,但總體上熱流道的采用率達不到10%,與國外的50~80%相比,還是遠遠不夠的。
最近幾年裏,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。這壹潮流中,無疑是近水樓臺的韓國企業動手最早,韓國的Yudo(柳道)、SINO(R)(先銳)等品牌在中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)分別在蘇州和昆山建立的工廠也將先後投產;北美註塑工業巨人Husky(赫斯基)多年來始終致力於熱流道技術在中國的普及推廣工作,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;與此同時,中國大量的新興民營企業也認識到這壹領域的無限商機,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,中國本土企業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遊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壹大變革。在註塑成型方面,其擁有相當多的無可比擬的優勢,可以這樣說,隨著其技術的進壹步發展成熟和制造成本的的降低,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。
熱流道系統是註塑成型領域裏壹項比較復雜的技術。模具設計制造者與模具用戶選擇與購買熱流道系統時,有很多需要考慮註意的問題。 模具制造公司在設計制做熱流道模具時,不是簡單地到熱流道供應商買壹個熱流道系統裝到模具上就完了。其實在模具制造公司和熱流道供應商之間,從熱流道模具的概念設計階段,至模具的實際制做過程,到最後模具的使用,都存在著很多細致密切的在技術與商業方面上的協調與合作。所以模具制造公司和模具用戶應選擇好熱流道供應商。在選擇壹個熱流道供應商時,要重點考察兩個基本方面,壹是該熱流道供應商生產的熱流道元件的品種數量與質量, 二是該熱流道供應商在模具用戶所在地區的技術支持與售後服務。
1. 熱流道元件的品種數量與質量
曾介紹過熱流道系統***有熱尖式(HOT TIP),澆套式(SPRUE GATING)及閥
針式(VALVE GATING)三大類型。其實在每種類型中又可細分為很多產品系列。如熱尖式噴嘴(NOZZLE)中的澆道截面直徑可經常由4毫米到12毫米不等,噴嘴也隨之做成大小不同的產品系列。噴嘴澆口鑲件也有很多變體,以滿足不同的應用要求。所以欲選的熱流道供應商的產品系列越豐富越好。這樣用戶可以有更大的熱流道元件的選擇性,用熱流道生產的塑件種類,尺寸重量與應用範圍也就更廣,更有利於優化註塑生產過程,提高產品質量。
在註塑成型加工塑料制品時,熱流道系統與熱流道模具是處在高溫和高壓動負荷狀態下
工作的。導致熱流道系統元件失效的因素很多。並且註塑成型加工主要應用於大批量塑件生產。壹但有任何停產現象,經濟損失非常嚴重。所以熱流道系統的質量和可靠性非常重要。客戶應深入了結考察熱流道供應商生產的熱流道元件的質量和應用歷史。壹些比較優秀的熱流道生產商已獲國際組織ISO質量標準認證。
2. 技術支持與售後服務
在使用熱流道模具時,除了首先要選用可靠的熱流道系統外,用戶也要考慮萬壹熱流道出現任何問題,能否得到及時有效的技術支持與售後服務這壹重要因素。許多熱流道供應商在自己公司總部所在國家和地區有強大有力的技術支持與服務網,並配備可隨時訪問客戶進行排故的專職服務人員。但這些廠商在遠離自己公司總部的其它國家和地區,則常常是只設壹些側重熱流道產品銷售的辦事機構。技術支持就相對來說遜色許多。用戶應註意這壹因素。 用戶在選擇與購買熱流道系統時會涉及很多具體技術環節。如果用戶具備良好的與熱流道相關的技術知識,就容易選擇與購買好最合適的熱流道系統,保證後面註塑生產過程順利和提高產品質量。
1. 熱流道產品系列的正確選擇
熱流道供應商常常按照加工塑件尺寸重量大小的不同,將其熱流道元件制成產品系列。如大的塑件使用大尺寸的噴嘴加工,小的塑件用小尺寸的噴嘴加工。所以用戶在正確地選擇熱流道類型(既是選用熱尖式還是及閥式系統)以後,就是熱流道產品系列的選擇。並由此決定模具的結構尺寸與設計制造。如果熱流道產品系列選擇的不正確,到了模具加工後期或在塑件生產時才發現,其錯誤是非常嚴重並很難挽救的。為幫助正確地選擇熱流道產品系列,每個熱流道供應商都有壹些指導性的技術文件供使用參考。用戶應與熱流道供應商密切合作,選擇好熱流道產品系列。
2. 熱流道系統中的註塑壓力損失
熱流道系統中的註塑壓力損失不容忽視。許多熱流道模具用戶有壹種誤解,既認為冷流道相比,熱流道的註塑壓力損失要小很多。原因是位於熱流道裏的塑料溶體在整個註塑過程中始終是熱的。其實很多時候情況正好相反。在熱流道模具中由於熱流道結構設計的需要,會使溶體在熱流道系統裏的流動距離大大增加。因此熱流道系統中的註塑壓力損失也往往較大。在實際應用中,由於熱流道系統中註塑壓力損失過大,造成註塑成型困難的情況是很多的。所以對加工流動性差的塑料(如PC,POM等),溶體在熱流道系統裏的流動距離大的,或制件重量大等情況,都應采用CAE軟件進行流道分析計算。側重於流道分析計算的CAE軟件有MoldCAE等。
3. 標準與非標準熱流道系統
各個熱流道廠家都提供標準與非準標兩種熱流道系統。如有可能,用戶應盡量選擇準標熱流道系統。既盡量選擇準標長度與尺寸的噴嘴,熱流道板,澆口鑲件等。其好處是準標熱流道系統比非準標熱流道系統價格低,交貨期要短很多。而且零件有互換性,有利於將來的使用與維護。壹旦某個零件壞了,再買另壹個準標零件裝上就行了。常見的標準熱流道板的形狀有2腔壹列,4腔壹列,8腔壹列,4腔X形狀,8腔XX形狀等。
4. 模具上型腔數與布局的選擇
用戶在設計熱流道模具選擇型腔數時,除了盡量多放型腔提高生產效率外,還應考慮熱流道的設計問題。模具上型腔數與布局的選擇應有利於塑料溶體在熱流道系統裏的流動平衡。舉例來說,若將幾個形狀相同的型腔布置成壹列,則最好把型腔數選為2個或4個,而不要選為3個。因為對2型腔或4型腔成壹列的模具,可將其熱流道設計成完全自然平衡的系統。相反的,3型腔的模具則需對熱流道分流板進行人為流動平衡。既在熱流道分流板上對不同的流動路經采用不同的澆道尺寸,以力圖達到流動平衡的目的。流動平衡的好壞就取決於具體的熱流道設計人員工作質量了。所以用戶應盡量選擇有利於流動平衡的型腔數(如選16型腔而不選15型腔等),以消除人為設計流動平衡所帶來的任何失誤。
5. 最小型腔距離的限制
在設計生產微小零件的模具時,人們壹般希望將型腔距離安排的盡量近壹些,這樣模具可緊湊些並可能放上更多的型腔。但最小型腔距離會受到熱流道元件如噴嘴之間最小距離尺寸的限制。所以用戶在設計型腔距離很近的模具時,要註意檢查最小允許噴嘴距離。以避免模具設計返工。
6. 加工塑料的種類
在選擇熱流道系統時,加工塑料的種類是壹個非常重要的考慮因素。若加工玻璃增強的塑料(如玻璃增強尼龍材料等)就應選用耐磨性好的澆口鑲件。若加工容易熱分解的塑料(如PVC)就應選用澆道通暢,沒有流動死角的熱流道系統。若加工流動性差的塑料(如PC)就應考慮選用較大的噴嘴系列,及在熱流道板中使用較大的澆道截面尺寸等。
7. 熱流道產品的成熟性
每種熱流道產品的成熟性與應用歷史長短是不壹樣的。壹個新面世的熱流道產品是需要 較長的時間來逐步完善的。熱流道廠商在不斷引進新產品的同時,也會淘汰經實踐證明不合適的熱流道產品。所以用戶應盡量選擇成熟性好,比較流行,應用歷史長的熱流道產品。對於這類產品無論是熱流道廠商,還是別的熱流道用戶,都有較多的經驗和成功案例可以供經驗不多的新用戶借鑒。
8. 熱流道系統發貨前的狀態
有的熱流道供應商在將其熱流道系統發貨給用戶之前,會對系統進行壹定的測試。對非常重要的應用項目甚至會進行實際註塑成型實驗。但每個熱流道供應商在熱流道系統發貨前的測試範圍是不壹樣的。用戶應予以了解,做到心中有數。
9. 熱流道的多區域溫度控制
用戶若需要購買大尺寸復雜的熱流道系統,或加工對溫度敏感,加工參數範圍狹窄的塑料,則應選擇具有多區域分別控溫的熱流道設計方案。這樣用戶可根據需要對溫度分布進行局部調整和控制。壹個理想的熱流道系統應該有均勻壹致的溫度分布。但實際上會有多種原因導致熱流道各處溫度的不同。如熱流道加熱元件的質量原因,熱流道系統與模具結合配合處熱量的過度喪失,塑料溶體在熱流道裏各處剪切熱的不同等。熱流道系統尺寸越大越復雜,就越應該選擇具多區域溫度控制的熱流道系統。
10。有換色要求的應用項目
有的用戶用同壹個模具生產具有不同顏色的同壹品種的塑件,這就是有換色要求的應用項目。在訂購熱流道時,應盡量選擇澆道體積小的熱流道系統以加速換色過程和減少廢料。同時熱流道系統中的任何流道轉彎處都必須圓整光滑,沒有流動死角。若用閥式熱流道系統生產有換色要求塑件,在閥針的後面常常會有流動死角(DEAD SPOT),須給予格外註意。
11.壹模異型多腔模具
在設計壹模異型多腔考慮模具時,必須考慮流動的平衡問題。如果零件尺寸重量差別過大,各型腔的註塑壓力差別在200-300BAR以上的話,靠改變熱流道系統裏的澆道尺寸是難以達到流動平衡的。如果在壹模異型多腔模具中流動不平衡,就會出現有的零件充模保壓不夠,別的零件卻充模過度,飛邊大殘余應力高等問題。這時應考慮使用閥式熱流道系統,或改變模具的整體設計方案。閥式系統允許用戶在適當的時刻關閉早期充滿的型腔澆口,以避免這些型腔的充模過度問題。
12.型腔與熱澆道體積的比例關系
與型腔體積相比,熱流道系統的澆道體積不可過大。否則塑料溶體在熱流道系統裏停留時間過長,會產生熱分解。無法生產合格塑件。如果塑料制件重量實在太小,就應采用冷熱澆道並用的方案。因使用冷澆道後註射量增大,有助於改進型腔與熱澆道體積的比例關系,縮短塑料溶體在熱流道系統裏停留時間。
13.采用試用模具
熱流道模具比較貴重,尤其是高型腔數的熱流道模具(如96,128型腔等),價格就更高。如果是要開辟壹個新的應用領域,經驗不足,或是試圖采用較新的熱流道元件(如噴嘴或新的澆口)等,就應考慮先制做壹個簡單的,單型腔的試用模具,來進行方案的可行性研究驗證。取得足夠經驗後,再制做價格貴重正式的工作模具。
14.模具圖上熱流道元件的繪制
熱流道供應商壹般都會將其熱流道元件制成電子圖庫,供用戶使用。模具設計人員在設 計繪制模具圖時,可以從熱流道元件電子圖庫中選取需要的噴嘴等元件圖,放到合適的模具位置上。因熱流道供應商會經常更新換代其熱流道產品,所以用戶應註意從熱流道廠家不斷的索取最新的圖庫。雖然人們已開始用3D方法設計模具,但各熱流道供應商的熱流道元件電子圖庫絕大多數仍是2D的。壹些廠商已開始著手建立3D熱流道元件圖庫,以適應3D模具設計發展的
15.質量保修期限
熱流道供應商都會提供壹些對其熱流道產品的保修期限。保修期限從壹年至五年不等,取決於熱流道廠商和用戶具體購買的熱流道產品項目。在保修期內,若熱流道產品在用戶正常的操作使用下發生問題,熱流道供應商會給予免費更換。顯然保修期限越長,對用戶越有利。為保證質量保修期有效,用戶應尊重熱流道的使用與保養規定,不可未經熱流道供應商同意,修改變動任何熱流道元器件。
16.對產品水品位置處理
熱流道產品,作為壹個塑料溶體成型產品,在生產過程中,水口位是不可避免存在的.用戶在選擇熱流道公司設計生產產品時,需要與熱流道廠家的技術人員進行充分溝通.熱流道熱嘴(平嘴,尖嘴,多頭嘴,針閥嘴等,價格差別也比較大)的成本,比得占熱流道系統的重要部分. 選擇設計合適的熱嘴,在設計過程中對於整個系統的運作到理想的效果十分重要,壹方面可以控制成本,根據實際情況選擇合適的熱嘴,另壹方面減少生產使用過程中發生需要二次設計的機率.
本篇討論了在選擇與購買熱流道系統時,需要註意考慮的若幹問題。熱流道模具與傳統的註塑模具的生產與使用壹樣,其中有很多經驗與技巧,用戶需要時間逐步積累。