热流道
模具与普通流道模具相比,具有省时、省料、省工和提高产品质量的优点。在国外这项
技术的应用已有40余年的历史,使用率已占注射模具总量的40%以上。其中北美在生产盖、罩及薄壁制品时,85%的模具都采用了热流道系统。然而在我国,热流道的使用率还不到10%。
中国国际模具网尽管使用热流道会增加大约15%~20%的模具造价成本,但就长期利益来讲,使用热流道所得的益处要远大于成本增加带来的影响,其潜在的应用市场非常广大。基于此,本文对近几年来国内外热流道系统的最新研究现状和发展趋势进行了总结与探讨,以期能为热流道模具的应用与推广提供参考与借鉴。
中国国际模具网1 热流道模具技术的研究现状
中国国际模具网热流道系统一般由热喷嘴、热流道板和加热元件等部件所组成。目前热流道模具技术有如下研究特点,并成为一种发展趋势:
中国国际模具网1.1针阀式浇口热流道系统
中国国际模具网针阀式浇口热流道系统具有能避免流涎、浇口开口尺寸大、磨损小和浇口痕迹小的优点,特别适用于需要高注射压力及高粘度材料的场合。近年来,其在手机外壳、汽车内外饰件、光盘、聚酯瓶坯、大型家电的成型方面的应用不断扩大。
中国国际模具网针阀的启闭可以通过液压、气压、机械驱动机构或弹簧来完成。
中国国际模具网1)液压驱动阀式浇口可以准确地控制补料时间,可以在高温高压下提早快速封闭浇口,降低塑件的内应力,增加尺寸稳定性[1];
中国国际模具网2)气压驱动更安全,不会因泄漏而发生污染等安全问题[2];
中国国际模具网3)图1为最新的日本菲沙株式会社弹簧针阀式喷嘴图,它利用注射压力和弹簧的弹力来实现喷嘴口的自动开关,其动作的可靠性建立在针阀与分流梭的高精度配合基础之上。据介绍该结构不仅具有高精度、高可靠性的优点,而且装卸、安装和维护都很方便。另外,这种喷嘴的高度尺寸相对较小,能降低模具的制造成本[3];
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图1 日本菲沙株式会社弹簧针阀式喷嘴图
4)针尖热流道控制技术是由美国kona 热流道装置制造公司研发出的注塑控制技术。其原理是根据模腔压力变化, 改变热流道系统中阀的位置, 达到控制的目的。图2为控制原理示意图。
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图2 针尖热流道控制原理示意图 中国塑料模具网
公司研究开发副总裁markmoss 称,“该系统实际上是实现了动态供料的设想。这样, 在任何可想象出的场合中, 都可改进制件的质量”[4];
中国国际模具网5)热阀针式浇口
中国国际模具网美国印第安纳州的热阀针式浇口 ( thermal valve gating)技术采用双加热片模式, 设有一个热流道模板加热片和一个位于浇口中央的尖端加热片, 可随注塑循环过程依次通电加热或断开, 即在每次注射动作之前熔融浇口处的物料,而在保压和冷却阶段则冷凝浇口部分。采用tvg 系统进行加工,部件上不会产生放射性条纹、冷凝料块; 或者在浇口部位出现冷固凝结现象。并且,与其他机械型阀针式浇口不同,tvg系统可免维护,这是由于系统上没有移动式零件的缘故[5]。
中国国际模具网1.2 tgk喷咀热流道
中国国际模具网tgk喷嘴热流道的基本结构是在壁筒和中心部位设置一个鱼雷式分流梭,壁筒和中心部位之间作为树脂的流道。鱼雷梭前端呈针状,起防止热流道树脂硬化和控制残余浇口的功能。作为加热源,鱼雷梭由端头内加热,本体为外加热[6]。目前该项技术在日本已得到应用。图3为tgk喷嘴在一模多浇口时与流道板组合的形式。
图3 tgk喷嘴在一模多浇口时与流道板组合的形式 中国模具网
1.3带冷流道浇口的热分流道模具
中国国际模具网热流道后面带有一段冷流道,由冷流道与制品相连 ,如图4所示,热流道后连接一段冷主流道,可以减小冷热矛盾。
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图4 多型腔主流道型冷浇口热分流道模具中国国际模具网
1-主流道衬套 2-热流道板 3-定模底板 4-垫块 5-滑动压环 6-喷嘴 7-支撑螺钉 中国国际模具网
8-堵头 9-销钉 10-压紧螺钉 11-支块 12-主流道浇口套
1.4 动态平衡注塑系统中国国际模具网
据报道[7],圣万提dynamic feed®(动态平衡)技术是目前行业内唯一能够独立控制每一个模具型腔(或多型腔)内熔融填充速度和压力的控制系统。这项加工工艺能使多腔模具中每个模腔在整个注塑过程中保持制品所需的尺寸稳定性和均衡。通过动态填充,使热流道里的熔融压力调节器不仅能确保每个热嘴里最佳的压力增减,而且能精确控制整个压力顺序,这样熔融物在整个模具内能均速流动,避免注塑件表面产生难看的流涎、应力银纹。中国国际模具网
1.5 叠层式热流道模具中国国际模具网
叠层式热流道模具是将两副或多副模具的型腔叠放组合在一起,并加上热流道系统。最适于成型大型扁平制件,小型多腔薄壁制件和需大批量生产的制件。中国国际模具网
与常规模具相比,这种模具锁模力只提高5%~10%,但产量提高了90%~95%模具制造周期可缩短5%~10%,应用前景较广阔。目前,国内关于叠层式热流道模具的研究已经起步,而国外一些发达国家已用于工业化。文献[8]~[9]对该领域进行了详实的报道。中国国际模具网
1.6 热管式热流道模具中国国际模具网
热管技术来自航天技术。原理如图5所示。液体工作介质在加热区域受电加热器加热而蒸发,并把热量以蒸汽的形式扩散到冷端,蒸汽冷凝而放出热量 ,其导热能力可达到铜的1000倍以上 。
图5 热管导热机理中国国际模具网
1-管壳 2-毛细吸液芯 3-蒸汽腔 美国kona 公司将热管技术应用于热流道系统,开发了三代热喷嘴系统,获得显著的加工维修效益。图6为该公司近期推出的使用热管传热的热喷嘴。dynisco 公司并入热管的热喷嘴尖设计得更尖锐,可更好地控制浇口区域的温度。