熱流道技術在塑膠注塑模具中的應用

朱建春

寧波奧克斯電氣股份有限公司 浙江寧波 315191

隨著我國塑料制造產業不斷興起，越來越多的塑料產品在人們的生產生活中被廣泛的應用。但是由于我國目前注塑產業由于缺乏關鍵技術，大多數企業的設備關鍵零部件還必須要從國外進口，這樣就導致注塑行業的發展成本大增。必須要加強對于塑料制品的質量進行全面的控制保證塑料產業的可持續發展，通過注塑工藝，能夠提高塑料產品的生產質量。

1 熱流道技術在塑膠注塑模具中的應用

1.1 導熱與冷卻

（1）導熱。熱流道系統的功能是銜接注塑機到產品型腔之間的延伸膠道。熱流道系統的設計理念是在需要導熱的部位進行導熱處理，如塑膠熔體的流道，在需要隔熱的部位進行隔熱處理。例如，在需要使用氣缸來實現模具開模動作時，為避免氣缸受熱繼而熱膨脹導致卡死情況，人們需要在模架上對氣缸進行隔熱處理。熱流道供應商依據塑膠物性表，在熱流道溫度設定上尋找一個臨界平衡點。那么，如何實現直接有效的溫度控制呢？導熱系數越大，越有利于傳熱，相反，導熱系數越小，越不利于傳熱。不同的金屬材質存在顯著的導熱系數差異。因此，使用導熱系數大的材質導熱，使用導熱系數小的材質作為隔熱介質進行隔熱，能夠實現有效的溫度控制[1]。另外，在對流道和澆口這些關鍵部位進行溫度控制時，可以借助熱管技術實現溫度控制精度的進一步提高。控制好導熱，還可以減少能量消耗。

（2）冷卻。熱流道所在模胚需要設計運水，以便實現隔熱的同時更好地控制模具溫度。熱咀尖端部分的運水冷卻更是重中之重，如果這部分冷卻不佳甚至壓根沒有，則會引起熱量集中，注塑殘留壓力將壓著澆口部分冷卻不到位的熔融料流出，造成流延、滴料等嚴重后果。因此，為避免出現上述現象，應提前在模具設計階段做好該區域的冷卻設計。在具體的模具設計中，考慮到產品所需要的模溫和冷卻熱咀所需要的溫度不一致，模具設計時要單獨控制熱咀溫度，否則一旦出現問題，很難再進行修改。比較理想的運水方式是在熱咀周圈單獨設計獨立的熱流道冷卻水路，推薦運水方式有兩種。一是做冷卻水套，水路做一圈，呈一進一出環形，如圖1所示；二是運用金屬3D打印技術制造熱咀的熱流道運水套，如圖2所示。

圖1 冷卻水套

圖2 熱流道運水套

1.2 熱量排布與強度控制

模具采用熱流道實現進膠時，既要注意熱量的排布，保證其熱量不易散失，又要保證模架能夠承載住熱流道的巨大膨脹力和注塑張力，因為一旦承載不了，熱流道借助熱嘴與熱流板接觸部分封閉實現封膠這一平衡就會被打破。控制熱量方面，可以通過分流板自身的隔熱介質與模板的避空位（減少接觸面積）來實現，封閉狀態下的空氣，其導熱系數為0.023W（/m·K），可作為不良導熱體，借助避空位之間的空氣能達到既保留住熱流道系統熱量，同時保證模架不至于因過度受熱而膨脹的優越效果；模具強度方面，可以在模板內部設置加工支撐位，最佳設計方案是保證熱量排布的同時在分流板周圍設置適當數量的支撐位與螺絲來固定[2]。

1.3 進膠平衡，流動順暢

塑膠流體在熱流道系統中要確保每個型腔達到完全平衡，能夠控制產品的各個型腔同步填充，否則就會出現沖壓不同，無法保證產品的一致性。進膠平衡方面，通常采用自然平衡式分流道，即保證各個分流道長度、尺寸和斷面形狀完全一致。發展到近期，其逐漸演變為流道分層方式。這樣可以避免角度不同而造成進膠不平衡，特別是針對多型腔產品進膠平衡能提供完美的方案。流道順暢方面，要保證流道轉角處得到光滑處理，這樣可以減小壓力損失，避免出現熔融料因滯留流道內而熱分解的情況。

2 熱流道的應用注意事項

2.1 塑料對熱流道系統設計的影響

能夠采用熱流道系統進行注塑成型的塑料材質種類是多樣的。熱流道在生產使用過程中的折舊消耗與塑料材質自身的剪切性與磨損性直接相關，如果PP材質基本上沒有磨損，POM與尼龍材質剪切有風險，在出熱流道方案時需要注明塑料種類及型號，以便在熱流道設計時依據塑料物性表來分類對待、處理和選擇（如決定采用閥針式系統還是非針閥系統）。當模具的熱流道系統加工完畢并完成在模具上的安裝時，生產階段不能隨意更換注塑材料，原因有二。一是熱流道溫度不一樣會導致熱流道熱膨脹尺寸不一樣，會導致模板凹陷、壓力碟碎裂、分流板漏膠的后果；二是因不同塑料的流動性不一樣，熱流道的設計參數也不一樣，熱流道是針對特定塑膠材質的物性表而設計的。當模具的熱流道系統加工完畢并完成在模具上的安裝時，也不能隨意更換塑料顏色，除非出熱流道方案已明確提出換色需求[3]。為了實現快速精準的換色效果，熱流道廠家需要提前在結構上做特殊處理，如不提前說明，后續可能會影響模具的正常使用。

2.2 熱流道在注塑模具生產中使用的注意事項

塑膠原料要保證干凈無雜質，防止鐵屑等異物進入系統而堵塞澆口；要保持冷卻水路運作正常，確保模板無漏水現象；要隨時觀測溫控器功率變化，正常功率波動不超過2%；生產中如果需要臨時停機，要將熱流道溫度調整到保溫狀態；如果在生產中需要關閉某一點，不能直接關閉，需要將溫度降低到120℃左右，以防止溫度過低、膨脹不足，造成漏料。

3 結語

通過本文對熱流道技術在注塑模具中的應用進行分析，能夠明確熱流道技術的主要原理，并且與傳統的冷流道技術相比較，說明熱流道技術的整體優勢，并且在未來發展的過程中，熱流道技術不僅能夠保證產品品質得到增強，減少機器運行的能耗，保證模具注塑更加的穩定，提高產品生產自動化的效果，促進熱流道注塑技術的全面發展。