热流道系统与传统冷流道进浇方式
注塑模设计中冷、热流道技术在Moldflow中的比较分析
第３６卷㊀第９期㊀吉㊀林㊀化㊀工㊀学㊀院㊀学㊀报Ｖｏｌ.３６Ｎｏ.９㊀２０１９年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＪＩＬＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＣＨＥＭＩＣＡＬＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＳｅｐ.㊀２０１９收稿日期:２０１９￣０８￣０４基金项目:江西省教育厅项目(ＧＪＪ１７１２５９)作者简介:尹小定(１９８０￣)ꎬ女ꎬ江西南昌人ꎬ江西机电职业技术学院讲师ꎬ硕士ꎬ主要从事模具设计与制造方面的研究.㊀㊀文章编号:１００７￣２８５３(２０１９)０９￣００２８￣０７注塑模设计中冷㊁热流道技术在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的比较分析尹小定１ꎬ赵会娟２ꎬ王登化１ꎬ丁禹轩３(１.江西机电职业技术学院材料工程系ꎬ江西南昌３３００１３ꎻ２.济源职业技术学院机电工程系ꎬ河南济源４５９０００ꎻ３.长春工业大学国际教育学院ꎬ吉林长春１３００１２)摘要:以Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件为分析平台ꎬ以电器过线板的模具设计为例ꎬ首先分析了塑件结构的工艺性ꎬ然后采用冷㊁热流道技术进行塑件成型分析.对比两种技术的ＣＡＥ参数ꎬ从结果可知ꎬ在注射模具设计中应用热流道技术可采用较低充填熔体温度ꎬ显著降低熔体聚合物分解的风险ꎬ同时采用热流道技术可以降低因困气和温差导致的气穴和熔接痕的可能性ꎬ同时也可减少冷却时间极大地提高了模具生产的效率.整个分析结果在一定程度上为热流道技术在注塑模具设计中的广泛应用提供了理论支持.关键词:Ｍｏｌｄｆｌｏｗꎻ电器过线板ꎻ热流道ꎻＣＡＥꎻ冷流道中图分类号:ＴＰ３９１文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.１６０３９/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ２２－１２４９.２０１９.０９.００８㊀㊀热流道技术是普通注塑模浇注系统上的一项重大改革ꎬ它利用加热的办法ꎬ使从注塑机喷嘴起到型腔入口这一段流道中的塑料一直保持熔融状态ꎬ保证了在开模时只需要取出产品ꎬ而不必取出热流道浇注系统ꎬ避免了冷流道系统中产生的大量塑料废料ꎬ降低了制件的成本[１￣３].Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件提供强大的分析功能ꎬ可以对塑料制品和模具进行深入分析ꎬ该软件可在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析ꎬ包括填充㊁保压㊁冷却㊁翘曲㊁纤维取向㊁结构应力和收缩㊁以及气体辅助成型分析等[４￣７].本文通过电器过线板的具体案例ꎬ以Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件为平台ꎬ对比分析采用冷㊁热流道时产品成型的工艺参数ꎬ为塑模热流道技术的推广提供理论支持[８].１㊀产品前处理及最佳浇口设计１.１㊀产品的三维造型及前处理电器过线板的结构工程图ꎬ如图１所示.图１㊀塑件结构工程图㊀㊀塑件的外轮廓尺寸为２０８ｍｍˑ１０９.０７ｍｍˑ４ｍｍꎬ壁厚不均ꎬ最薄处厚仅为０.４４ｍｍꎬ最厚处为１.０ｍｍꎬ平均壁厚约为０.５６ｍｍ.该产品生产批量为５０万ꎬ材料为ＰＣ＋ＡＢＳ亦称聚碳酸酯与丙烯腈￣丁二烯￣苯乙烯共聚物塑料合金.该塑件整体上为平板件ꎬ不允许表面出现熔接痕㊁缩孔㊁缩痕㊁飞边和平面翘曲变形ꎬ总体尺寸要求精度较高.从图１中的局部扩大视图中可知ꎬ塑件背面有多个尺寸很小的卡扣结构ꎬ该结构对产品成型极为不利ꎬ如何选择合适的浇注系统是保证产品成型质量要求的关键.将该产品３Ｄ模型转换为ＳＴＰ格式后导入到Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件中ꎬ生成４３１７０个单元网格ꎬ最小网格纵横比值为１.１６ꎬ最大值为１８.３２ꎬ平均值为２.０８ꎬ匹配率大于９０％达到９３.２％ꎬ网格模型完全满足模流分析的要求.１.２㊀最佳浇口设计浇口位置的设定直接关系到熔体到模具型腔内的流动ꎬ从而影响聚合物分子的取向和产品成型后的质量[９].利用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析ꎬ选取最佳位置的结果如图２所示的箭头位置.为使塑件表面不受损伤ꎬ增设了小凸台保证脱模时浇口断裂在凸台小端处[１０].图２㊀最佳浇口设计２㊀基于Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的冷㊁热流道技术的ＣＡＥ㊀㊀该塑件材料的成型工艺参数为:熔体温度２８０ħꎬ模具表面温度７５ħꎬ顶出温度９４ħꎬ绝对最大熔体温度为３６０ħꎬ最大剪切速率４０００ｓ－１ꎬ最大剪切应力０.４ＭＰａ.２.１㊀冷流道分析２.１.１㊀充填时间和充填温度由图３充填时间和充填温度结果可知ꎬ熔融的料流从浇口开始进入型腔ꎬ分别向周边充填.最后四股料流在中间汇合ꎬ充填完成时间为１.０６０ｓ.浇口料流温度为２８３.３ħ稍高于该熔体温度ꎬ到达中间汇合处的温度为２５７.３ħꎬ温度梯降为２５.９ħ.(ａ)充填时间(ｂ)充填温度图３㊀充填时间和充填温度２.１.２㊀注射压力和剪切速率由图４所示注射压力和剪切速率分析结果可知ꎬ为了充填满型腔ꎬ塑料熔体的注射压力为１０５.７ＭＰａ.为了提高熔体的流动效率ꎬ主要是提高充填的温度ꎬ在注射压力上并没有太大的提高ꎬ但是塑料熔体却受到了很大的剪切ꎬ在充填结束时ꎬ其剪切速率达到了１.０７５Ｅ＋０５ꎬ远远大于该塑料合金的最大剪切速率４０００ｓ－１.一般剪切速率大ꎬ表观粘度降低ꎬ越利于注射ꎬ但是过大剪切速率会导致塑料分解[１１].(ａ)注射压力９２㊀㊀第９期尹小定ꎬ等:注塑模设计中冷㊁热流道技术在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的比较分析㊀㊀㊀(ｂ)剪切速率图４㊀注射压力和剪切速率２.１.３㊀冷却时间和收缩率从图５结果分析可知ꎬ为了到达该塑料合金的顶出温度ꎬ用了１０.９６ｓ的冷却定型时间.此时达到顶出温度时的塑件的体积收缩率为６.９３６％ꎬ如图５(ｂ)所示.(ａ)冷却时间(ｂ)收缩率图５㊀冷却时间和收缩率２.１.４㊀气穴图６为塑件正㊁反两面产生气穴的分析结果.在中间最后的料流汇合的位置有气穴ꎬ塑件的两端转折处也出现了气穴ꎬ还有就是塑件反面的卡扣位置气穴也较多.这些部位困气较严重ꎬ容易出现缺胶ꎬ在这些部位建议采用排气镶件来解决困气.(ａ)正面气穴(ｂ)反面气穴图６㊀正㊁反面产生气穴２.１.５㊀熔接痕分析评估熔接痕是否影响外观的标准主要有两个:一是熔接痕形成的温度及周围的温度差ꎬ二是形成熔接痕的料流汇合角度及是否困气[１２].结合图３中的充填温度和图７的分析结果可知ꎬ其温度并没有太大的差异ꎬ熔接痕呈现十字行ꎬ主要是左右和前后两股料流前沿相遇造成的ꎬ同时从汇流角度以及结合气穴结果分析ꎬ该熔接痕主要因困气造成的可能性也比较大些.图７㊀熔接痕２.１.６㊀翘曲分析成型中各种因素导致的翘曲变形分析是ＣＡＥ软件中求解非线性结果的高性能程序[１３].从０３㊀㊀吉㊀林㊀化㊀工㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀２０１９年㊀㊀图８结果可知ꎬＸ方向的变形为０.２０５６ｍｍꎬＹ方向的变形为０.２８６１ｍｍꎬＺ方向的变形为０.３７７４ｍｍꎬ总的变形为０.４２９４ｍｍ.这是一个比较好的翘曲变形值ꎬ各向变形结果均小于０.５ｍｍ.(ａ)总变形(ｂ)Ｘ方向(ｃ)Ｙ方向(ｄ)Ｚ方向图８㊀翘曲分析２.２㊀热流道分析２.２.１㊀充填时间和充填温度由图９充填时间和充填温度结果可知ꎬ熔融的料流从浇口开始进入型腔ꎬ分别向周边充填.最后四股料流在中间汇合ꎬ充填完成时间为０.７４９８ｓ.浇口料流温度为２６３.４ħ稍高于该熔体的温度ꎬ到达中间汇合处的温度为２１３.４ħꎬ温度梯降为５０ħ.由于温度差降较大ꎬ可能会对后续分析带来一定的影响.(ａ)充填时间(ｂ)充填温度图９㊀充填时间和充填温度２.２.２㊀注射压力和剪切速率由图１０的注射压力和剪切速率分析结果可知ꎬ充填满型腔时ꎬ塑料熔体的注射压力为１１３.０ＭＰａꎬ在压力上稍有提高.充填结束时ꎬ塑料熔体的剪切速率为４３１２７ｓ－１ꎬ大于该塑料合金的最大剪切速率４０００ｓ－１.但是相对于冷流道时所产生的剪切速率要小很多.这在一定程度上提高了注射效率ꎬ同时减少了塑料发生分解的可能性.(ａ)注射压力１３㊀㊀第９期尹小定ꎬ等:注塑模设计中冷㊁热流道技术在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的比较分析㊀㊀㊀(ｂ)剪切速率图１０㊀注射压力和剪切速率２.２.３㊀冷却时间和收缩率从图１１(ａ)结果分析可知ꎬ为了到达该塑料制品的顶出温度ꎬ用了４.１５９ｓ的冷却定型时间.此时达到顶出温度时塑件的体积收缩率为６.１７７％ꎬ如图１１(ｂ)所示.(ａ)冷却时间(ｂ)收缩率图１１㊀冷却时间和收缩率２.２.４㊀气穴图１２中为塑件的正㊁反两面产生气穴的分析结果.出现困气的地方于冷流道浇注系统的位置差不多ꎬ但是比较困气的大小可以知道ꎬ热流道产生的气穴没有冷流道的大ꎬ同时数量上也有所减少ꎬ这和充填的料流温度有关ꎬ冷流道到的料流温度大ꎬ通过模具排气较困难ꎬ而热流道的充填料流温度要小ꎬ有利于型腔气体的快速排出.但是同样也需要困气部位进行模具结构的镶件设计.(ａ)正面气穴(ｂ)反面气穴图１２㊀正㊁反面产生气穴２.２.５㊀熔接痕分析图１３的分析结果可知ꎬ熔接痕主要呈现中间一字行ꎬ由左右各两股料流前沿相遇造成其温度并没有太大的差异ꎬ该熔接痕主要因困气造成的ꎬ模具结构设计时需要加强排气.图１３㊀熔接痕２.２.６㊀翘曲分析从图结果可知ꎬＸ方向的变形为０.２４６８ｍｍꎬＹ方向的变形为０.２９３７ｍｍꎬＺ方向的变形为０.６５２４ｍｍꎬ总的变形为０.７１９８ｍｍ.翘曲变形值相对于冷流道要大出很多ꎬ从翘曲产生的原因分析ꎬ是料流温差过大造成的ꎬ主要是采用的针阀式热流道ꎬ该充填方式决定了从浇口到料流末端的温差较大.为减少该塑件的翘曲变形ꎬ只需要从Ｚ向的脱模方向进行考虑ꎬ加强Ｚ向的平稳脱模ꎬ加强中间卡扣部分的均匀推出ꎬ是该模具结构设计要考虑的问题[１４].综合上述数据进行表１的对比ꎬ从结果可知ꎬ冷流道的充填相对比较难ꎬ因此靠提高塑料熔体的充填温度来提高塑料的流动性能ꎬ但是加快了高分子聚合物的相互剪切ꎬ使其剪切速率过大ꎬ聚合物分解的危险性增大.在充填压力和保压压力２３㊀㊀吉㊀林㊀化㊀工㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀２０１９年㊀㊀上没有提高ꎬ但是冷却保压时间却相应的增加.(ａ)总变形(ｂ)Ｘ方向(ｃ)Ｙ方向(ｄ)Ｚ方向图１４㊀翘曲分析采用热流道充填ꎬ不需提高充填温度ꎬ只增大了充填压力和保压压力ꎬ结果体现了熔接痕和气穴方面有减少优势ꎬ也避免了剪切速率过大引起聚合物分解的危险性ꎬ但另一方面却增大了翘曲变形的趋势.从生产效率上来讲ꎬ开模时间为３ｓ.冷流道生产周期:１.０６１ｓ＋１０.９６ｓ＋３ｓ＝１５.０２１ｓꎻ热流道生产周期:０.７４９８ｓ＋４.１５９ｓ＋３ｓ＝７.９０８８ｓ.热流道的生产效率几乎是冷流道的一倍.另外冷流道还需要去除冷流道凝料和去浇口的时间ꎬ热流道无需人工操作ꎬ生产效率会有更进一步的提高ꎬ自动化程度更高.表１㊀冷㊁热流道分析对比结果对比项目冷流道热流道充填时间/ｓ１.０６００.７４９８充填温度/ħ２８３.２２６３.４充填压力/ＭＰａ１０５.７１１３.０体积收缩率/％６.９３６６.１１７翘曲总变形量/ｍｍ０.４２９４０.７１９８３㊀结㊀㊀论通过电器过线板注塑的具体案例ꎬ采用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析软件对冷㊁热流道进行分析对比.结果表明ꎬ采用热流道技术虽然使塑件在翘曲分析结果不理想ꎬ但是该塑件从尺寸质量上主要控制平面尺寸精度ꎬ从脱模结构上采用平稳脱模方式ꎬ可极大确保了脱模方向的尺寸精度ꎬ同时能实现降低注射温度无聚合物分解的危险ꎬ也不需要考虑浇注系统凝料产生的废料和人工费用ꎬ大大提高了生产效率.参考文献:[１]㊀董祥忠ꎬ李年伟ꎬ沈洪雷.奥拓轿车前保险杠注塑模浇注系统的ＣＡＥ分析[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２０１４ꎬ２７(１２):２８￣３１.[２]㊀马文静ꎬ葛正浩ꎬ张凯凯ꎬ等.基于Ｐｒｏ/Ｅ和Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的键盘框架热流道注射模具设计[Ｊ].塑料.２０１１ꎬ４０(２):１１８￣１２１.[３]㊀ＳＯＤＥＲＧＡＮＤＡꎬＳＴＯＬＴＭ.Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌａｃｔｉｃａｃｉｄｂａｓｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｒｏｇＰｏｌｙｍＳｃｉꎬ２００２ꎬ２７(６):１１２３￣１１６３.[４]㊀单志ꎬ邵会菊ꎬ郭建兵ꎬ等.基于ＣＡＥ技术的汽车外饰件翘曲分析及工艺优化[Ｊ].塑料ꎬ２０１０ꎬ３９(３):１１０￣１１２.[５]㊀尹小定.基于ＣＡＤ/ＣＡＥ技术的控制面板注塑模设３３㊀㊀第９期尹小定ꎬ等:注塑模设计中冷㊁热流道技术在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的比较分析㊀㊀㊀计[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１６ꎬ４４(６):６１￣６５. [６]㊀黄先.液晶电视前壳热流道顺序阀进浇方案Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１１ꎬ３９(７):５０￣５２. [７]㊀尹小定ꎬ黄有华ꎬ王春燕.ＣＡＥ技术在咖啡机控制面板冷却系统设计中的应用[Ｊ].吉林化工学报ꎬ２０１７ꎬ３４(５):４８￣５２.[８]㊀陈进武ꎬ曹秩杰ꎬ苏庆勇.Ｍｏｌｄｆｌｏｗ在塑料模热流道技术中的应用[Ｊ].塑料工业ꎬ２０１４ꎬ４２(４):３１￣３４[９]㊀黄桂坚ꎬ洪建明ꎬ伍晓宇ꎬ等.电梯人口盖板热流道注塑模具设计[Ｊ].工程塑料应用ꎬ２００９ꎬ３７(８):７２￣７６.[１０]屈华昌ꎬ吴梦陵.塑料成型工艺与模具设计[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２００７:１０９￣１１０.[１１]叶东ꎬ谭方云.剪切速率在大型塑料注射模设计中的拓展应用[Ｊ].模具工业ꎬ２００５ꎬ２９４(８):２７￣３０. [１２]余玲ꎬ陈是德ꎬ张诗.ＣＡＥ在汽车仪表板浇注系统设计的应用[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１０ꎬ３８(１１):６９￣７３. [１３]谢鹏程ꎬ多田和美ꎬ杨卫民.高分子材料注射成型ＣＡＥ理论及应用[Ｍ].北京:化学工业出版社ꎬ２００８:１１８￣１１９.[１４]尹小定ꎬ王登化ꎬ赵会娟.电器过线板的热流道注塑模设计[Ｊ].塑料科技ꎬ２０１８ꎬ４６(１１):８５￣８９.ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｌｄＲｕｎｎｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＨｏｔＲｕｎｎｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｏｄＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＭｏｌｄｆｌｏｗＳｏｆｔｗａｒｅＹＩＮＸｉａｏｄｉｎｇ１ꎬＺＨＡＯＨｕｉｊｕａｎ２ꎬＷＡＮＧＤｅｎｈｕａ１ꎬＤＩＮＧＹｕｘｕａｎ３(１.ＪｉａｎｇｘｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＮａｎｃｈａｎｇꎬ３３００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＪｉｙｕａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅꎬＪｉｙｕａｎꎬ４５９０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆｉｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬＣｈａｎｇｃｈｕｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＴｈｅｃｎｏｌｏｇｙꎬＣｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｕｓｉｎｇｍｏｌｄｆｌｏｗｓｏｆｔｗａｒｅａｓａｎａｎａｌｙｓｉｓｐｌａｔｆｏｒｍꎬｔａｋｉｎｇａｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｌａｔｅｏｆｏｖｅｒ￣ｗｉｒｅａｓａｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｓｅꎬｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｐａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｎｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｐａｒｔｗａｓｆｏｒ￣ｍｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｃｏｌｄａｎｄｈｏｔｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.ＣｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅＣＡＥｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｔｗｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓꎬｔｈｅｎｇｅｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｈａｎｎｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｉｎｊｅｃｔ￣ｔｉｏｎｍｏｌｄｄｅｓｉｇｎｃａｎｕｓｅｌｏｗｅｒｆｉｌｌｉｎｇｍｅｌｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬｒｅｄｕｃｅｔｈｅｒｉｓｋｏｆｍｅｌｔｐｏｌｙｍｅｒｄｅｃｏｍｐｏ￣ｓｉｔｉｏｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｈａｎｎｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｎｄｆｕｓｉｏｎｍａｒｋｓｄｕｅｔｏｇａｓｄｉｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｔｉｍｅｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｄｉｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｏｔｃｈａｎｎｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｄｅｓｉｇｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＭｏｌｄｆｌｏｗꎻＥｌｅｃｔｒｉｃｐａｓｓｉｎｇｐｌａｔｅꎻＨｏｔｒｕｎｎｅｒꎻＣＡＥꎻＣｏｌｄｒｕｎｎｅｒ４３㊀㊀吉㊀林㊀化㊀工㊀学㊀院㊀学㊀报㊀㊀２０１９年㊀㊀。
东莞热流道告诉你热流道和冷流道的区别
东莞热流道告诉你热流道和冷流道的区别正宏热流道模具与普通流道模具相比，具有注塑效率高、成型塑件质量好和节约原料等优点，随着聚合物工业的发展，热流道技术正不断地发展完善，其应用范围也越来越广泛。
提高生产效率：注塑件的成型周期=注射时间+保压时间+冷却时间+顶出时间+修边时间。
其中最长的是冷却时间。
在塑料模具中，制品壁越厚的冷却时间越长。
由于冷流道需要同时向多模腔或更多的浇注点供料，因此通常冷流道内制品的壁厚会大于注塑制品本身的厚度。
因为冷流道熔体与注塑制品之间存在着冷却时差，所以消除了冷流道，冷却时间将会缩短。
注射时间的不同也是采用热流道取代冷流道的一个方面。
注射时间的不同归因于填充冷流道需要额外的时间。
这是因为冷流道的模具增加了注塑机开/合模行程，行程的增加是为了确保冷流道的安全顶出。
而采用热流道注塑的制品更适合于制品的自动移出。
由于没有了冷流道对产品移出的干扰，注塑加工的二次手工操作，例如产品与流道的分离、产品修边和包装的时间都可以极大的缩短或完全省去。
从而，提升了单位时间的产能，即提高了生产效率。
节约材料成本：冷流道料道和浇口所产生的废料是很大的，尤其是制件体积越大的因料道长废料更多。
这些废料有的可以回用，有的不能回用，即使能回用的，材料的综合性能也大打折扣，而且还需要回用设备。
改善制件品质：使用热流道可以有效地改善制品表面质量和力学性能，大大地改善薄壁制件的翘曲变形，可以保证多模腔模具的注塑件质量一致。
尤其是针阀式的喷嘴对提高注塑制品的外观质量作用更为明显，其主要优点表现在：在制品上不留下进浇口残痕。
能使用较大直径的浇口，可使型腔填充加快，并进一步降低注塑压力，减小产品变形。
可防止开模时出现拉丝现象及流涎现象；当注塑机螺杆后退时，可防止从模腔中反吸物料。
热流道系统介绍
热流道系统介绍热流道系统，又称热浇道系统，主要由热浇口套，热浇道板，温控电箱构成。
我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。
单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔，它适用单一腔单一浇口的塑料模具；多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔，它适用于单腔多点入料或多腔模具．热流道系统的优势1、无水口料，不需要后加工，使整个成型过程完全自动化，节省工作时间，提高工作效率。
2、压力损耗小。
热浇道温度与注塑机射嘴温度相等，避免了原料在浇道内的表面冷凝现象，注射压力损耗小。
3、水口料重复使用会使塑料性能降解，而使用热流道系统没有水口料，可减少原材料的损耗，从而降低产品成本。
在型腔中温度及压力均匀，塑件应力小，密度均匀，在较小的注射压力下，较短的成型时间内，注塑出比一般的注塑系统更好的产品。
对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势，而且能用较小机型生产出较大产品。
4、热喷嘴采用标准化、系列化设计，配有各种可供选择的喷嘴头，互换性好。
独特设计加工的电加热圈，可达到加热温度均匀，使用寿命长。
热流道系统配备热流道板、温控器等，设计精巧，种类多样，使用方便，质量稳定可靠。
热流道系统应用的不足之处1、整体模具闭合高度加大，因加装热浇道板等，模具整体高度有所增加。
2、热辐射难以控制，热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗，是一个需要解决的重大课题。
3、存在热膨胀，热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。
4、模具制造成本增加，热浇道系统标准配件价格较高，影响热浇道模具的普及。
热流道模具的优点热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用。
这主要因为热流道模具拥有如下显着特点：1、缩短制件成型周期因没有浇道系统冷却时间的限制，制件成型固化后便可及时顶出。
许多用热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在5秒钟以下在纯热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产废料。
这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。
热流道与冷流道
*何为热流道，何为冷流道1.冷流道：是指模具入口与产品浇口之间的部分。
塑料在流道内靠注塑压力和其本身的热量保持流动状态，流道作为成型物料的一部分，但并不属于产品。
（冷流道部分为注塑残留。
）特点：冷流道系统的优点是易于使用，也能很好地满足某些美观需求。
冷流道能够减少注塑道用来透光的丙烯酸酯或是聚碳酸酯等部分，避免注射在某些部分造成可见的带状效果。
冷流道的缺点：（1）原材料的浪费较多；（2）使整个生产过程中增加了步骤；（3）不适合多型腔系统。
2.热流道：作为注塑模具系统的一个常用部件，是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。
由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷嘴出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。
因此，热流道工艺有时称为热集流管系统，或者称为无流道模塑。
特点：热流道技术与常规的冷流道相比有以下的好处：（1）节约原材料，降低成；（2）缩短成型周期，提高机器效率；（3）改善制品表面质量和力学性能；（4）不必用三板式模具即可以使用点浇口；（5）可经济地以侧浇口成型单个制品；（6）提高自动化程度；（7）可用针阀式浇口控制浇口封冻；（8）多模腔模具的注塑件质量一致；（9）提高注塑制品表面美观度。
热流道技术存在缺点：(1)模具结构复杂，造价高，维护费用高；(2)开机需要一段时间工艺才会稳定，造成开价废品较多；(3)出现熔体泄露、加热元件故障时，对产品质量和生产进度影响较大。
上面第三项缺点，通过采购质量上等的加热元件、热流道板以及喷嘴并且使用时精心维护，可以减少这些不利情况的出现3.热流道系统的优势(1).热流道的直径一般比较大，而熔胶在热流道中一直保持在高温状态，所以塑流流经热流道的剪切应力(shear stress)与压力降远较流经冷流道者低，而能将同质(相对同温同压)的熔胶送到所有的浇口，这对制品(尤其是薄壁制品)的高品质注塑成型以及更多型腔的模具开发是有利的。
热流道浇注系统
热流道浇注系统(hot-runner/runnerless mold)–指在浇注系统中无流道凝料–为此需要在注射模中采用绝热或加热的方法，使从注射机喷嘴到型腔入口这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在开模时只需取出塑件，而不必清理浇道凝料。
l热流道技术是应用于塑料注射模浇注流道系统的一种先进技术，是塑料注塑成型工艺发展的一个热点方向。
l它于20世纪50年代问世，经历了一段较长时间地推广以后，其市场占有率逐年上升。
l80年代中期，美国的热流道模具占注射模具总数的15%~17% ，欧洲为12%~15% ，日本约为10% 。
l但到了90年代，美国生产的塑料注射模具中热流道模具已占40%以上，在大型制品,特别是在成型盖罩、容器和外壳等类制品的生产中，注射模具占90%以上，采用热流道的达到80%。
日本的热流道模具也在逐渐普及中。
l目前，热流道加热装置在西方先进工业国已达到作为标准件出售的程度。
l现在我国热流道成型技术推广应用的程度越来越高，是今后注射模具浇注系统的一个重要发展方向。
1．热流道成型的优点①基本可实现无废料加工，节约原料；②省去除料把、修整塑件、破碎回收料等工序，因而节省人力，简化设备，缩短成型周期，提高了生产率，降低成本；③对针点浇口模具，可以避免采用三板式模具，避免采用顺序分型脱模机构，操作简化，有利于实现生产过程自动化。
④由于浇注系统的熔料在生产过程中始终处于熔融状态，浇注系统畅通，压力损失小，可以实现多点浇口、一模多腔和大型模具的低压注塑；还有利于压力传递，从而克服因补缩不足所导致的制作缩孔、凹陷等缺陷，改善应力集中产生的翘曲变形，提高了塑件质量；⑤由于没有浇注系统的凝料，而缩短了模具的开模行程，提高了设备对深腔塑件的适应能力。
2．热流道成型的缺点①模具的设计和维护较难，若没有高水平的模具和维护管理，生产中模具易产生各种故障；②成型准备时间长，模具费用高，小批量生产时效果不大；③对制件形状和使用的塑料有原则；④对于多型腔模具，采用热流道成型技术难度较高。
6.3_热流道浇注系统
热流道浇注系统一、绝热流道二、加热流道热流道是指在浇注系统中无流道凝料，为此需要在注射模中采用绝热或加热的方法，使从注射机喷嘴到型腔入口这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在开模时只需取出塑件，而不必清理浇道凝料。
热流道技术是应用于塑料注塑模浇注流道系统的一种先进技术，是塑料注塑成型工艺发展的一个热点方向。
它于20世纪50年代问世，经历了一段较长时间地推广以后，其市场占有率逐年上升。
80年代中期，美国的热流道模具占注射模具总数的15%~17% ，欧洲为12%~15% ，日本约为10% 。
但到了90年代，美国生产的塑料注射模具中热流道模具已占40%以上，在大型制品,特别是在成型盖罩、容器和外壳等类制品的生产中，注射模具占90%以上，采用热流道的达到80%。
日本的热流道模具也在逐渐普及中。
目前，热流道加热装置在西方先进工业国已达到作为标准件出售的程度。
现在我国热流道成型技术推广应用的程度越来越高，是今后注射模具浇注系统的一个重要发展方向1．热流道成型的优点①基本可实现无废料加工，节约原料；②省去除料把、修整塑件、破碎回收料等工序，因而节省人力，简化设备，缩短成型周期，提高了生产率，降低成本；③对针点浇口模具，可以避免采用三板式模具，避免采用顺序分型脱模机构，操作简化，有利于实现生产过程自动化。
④由于浇注系统的熔料在生产过程中始终处于熔融状态，浇注系统畅通，压力损失小，可以实现多点浇口、一模多腔和大型模具的低压注塑；还有利于压力传递，从而克服因补缩不足所导致的制作缩孔、凹陷等缺陷，改善应力集中产生的翘曲变形，提高了塑件质量；⑤由于没有浇注系统的凝料，而缩短了模具的开模行程，提高了设备对深腔塑件的适应能力。
2．热流道成型的缺点①模具的设计和维护较难，若没有高水平的模具和维护管理，生产中模具易产生各种故障；②成型准备时间长，模具费用高，小批量生产时效果不大；③对制件形状和使用的塑料有原则；④对于多型腔模具，采用热流道成型技术难度较高。
热流道模具与冷流道模具相比
热流道模具与冷流道模具相比，其优点：1_当产品的壁厚较薄时，确保熔体能充分到达远离浇口（进胶口）的部分，大大减小产品变形程度，大大提高产品表面质量及产品的一致性。
2_流道内压力损耗小，熔体流动性好，密度容易均匀，避免注塑件变形、批峰以及尺寸不稳定和色差等缺陷。
3_全部或大部分消除料把（水口料），不需人工剪切水口，无需再粉碎，提高物料的利用率，节约能源，提高了生产效率。
4_消除了废料带来的附加热量，模具的冷却周期仅为塑料的冷却时间，缩短了加工周期，5_热流道均为自动切断浇口，改善浇口外观，提高了自动化作业程度。
6_精确控制熔体塑料温度，消除了材料的降解，使保压时间更合理，降低产品内应力。
正因为热流道系统的这些优点，在欧、美、日等发达国家，有七成以上的注塑模具使用了热流道系统。
而在国内，了解热流道系统的人不多，应用的就更少，为此，为了更多的厂家能用到这种新技术，我公司将提供有关热流道的全套技术服务与技术支持，提供从老模具的更新改造到新模具的前瞻设计。
节约成本15%~30% , 尤其是不能回收利用的透明料流痕和熔接痕是怎么形成的熔接线（weld line）是熔融树脂二道以上合流的部分形成的细线。
发生熔接线的主因有四：j 制品形状（构造）所致树脂的流法。
k 熔融树脂的流动性不充分。
l 熔融树脂合流处卷入空气或挥发分。
m 卷入脱模剂等异物。
熔接线是流动的树脂前端部合流时，此部分的树脂降低温度，未充份熔合所致。
制品的窗、孔部周边虽难免树脂合流，熔接线在制品设计（形状）上常无法消除。
但树脂的流动性特别良好时，可使熔接线几不显眼，升高树脂温度、曾高模子温度等，可多少调节其程度（线的浓度、粗细）。
检讨浇口的位置或数目，将发生熔接线的位置移往他处，在熔接部设排气孔，迅速疏散此部分的空气或挥发分，或在熔接部附近设材料滞留处，将熔接移到此部分，事后切取。
熔接线不止有碍美观，也易误认为裂纹，也不利于制品强度。
不含玻璃纤维强化树脂（FRTP）的玻璃纤维在熔接部不融着，部分的强度常减低很多，图８为其实验例，在试片成形用模子的横浇口一部分设变换阀，能以１点浇口及２点浇口（有熔接线者）两方式成，试验结果如表１所示，玻璃纤维（30﹪）强化树脂的熔接部强度约为非强化树脂的60﹪流痕当流动性能较差的低温高粘度熔料在注料口及流道中以半固化波动状态注入型腔后，熔料沿模腔表面流动并被不断注入的后续熔料挤压形成回流及滞流，从而在塑件表面产生以浇口为中心的年轮状波流痕。
热流道特点及应用
热流道特点及应用热流道（Hot Runner）在注塑成型中的应用越来越广泛，其特点和应用有以下几点：一、热流道的特点1. 高效节能：与传统的冷流道相比，热流道能够减少废品和能源消耗。
由于热流道中的热塑料比冷流道中的热塑料更加流动性，因此可以降低注塑机的注射压力和温度，节约电力和加热时间。
2. 生产成本低：相对于冷流道，热流道可以节省成本，在大型生产中经济效益更高。
而且，由于可以消除除料回收、冷却塔和混合设备等辅助设备，因此可以减少噪声和处理成本。
3. 可以生产高质量产品：热流道可以减少注塑成型中的焦糊、气泡和其它缺陷，因此可以生产出高质量的产品。
同时，由于热流道的温度分布更为均匀，所以可以生产出更为一致的产品。
4. 所需的压力更小：热流道中的热塑料更易流动，因此可以在较低的注射压力下实现注塑成型。
在产品热塑料中含有较大的填料或纤维时，可用于降低压力。
5. 难度系数小：热流道可以生产复杂形状的产品，而冷流道只能生产相对简单的形状。
二、热流道的应用1. 电子产品：电子产品中的外壳、按键、充电器以及电源插座等零部件都可以使用热流道进行生产。
2. 医疗设备和医疗器械：许多耐磨耐腐蚀的医疗器械可以使用热流道生产，如医用针头、注射器、口腔用具以及医疗监视仪器等等。
3. 家居用品：热流道可以生产许多常用的家居用品，如电水壶、吹风机、微波炉等厨房用品，同时也可以生产浴缸、花盆、灯具等家居装饰品。
4. 汽车零部件：热流道可以生产汽车内外装饰零部件，如仪表板、门板、座椅外壳、汽车灯具等。
总之，热流道注塑技术可以应用于各种现代工业，如家居、电子、汽车、医疗器械、航空等领域，可节约时间和成本，同时生产高质量的产品。
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与传统冷流道进浇方式比较起来，热流道的优点可以提高产品的质量、方便射出条件调整及省去冷流道的回收处理,达到节省塑料和环保目的。
一套正常运作的热流道系统是在不影响材料流变的前提下将射出的机料管中融熔塑料引导到模穴中，其基本功能就如同料管的延长，以下是设计热流道系统时需考虑的要素：
1、热流道与模穴间的问题
2、系统工作环境有无失温或漏胶的可能
3、适当的浇痕进浇方式，使工件能达到预期的功能
依实际需要选择适当的热流道系统
因价格因素而选择不当的热流道系统将影响成品品质，热流道的工作原理是将塑均匀的导入每个模穴中，以下几点可做为设计前的参考；
一、内热式与外热式热流道的差异
以流变学的观点而言，塑料在流道内因射出压力与流道壁磨擦产生切应力均不相同，如果剪切应力过大会导致村料微分子结构破坏，过而改双材料特性。
由于流道空间上的取限制，内热式热流道比外热式热流道有更高的压力降及剪切应力，外热式热流道能减少压力降及前切应力适用于敏感性塑料，换色能力亦优於内热式热流道。
二、流道平衡
流道平衡是指塑料从料管到每一个模穴的几何路径相等，不平衡的流道设计可能导致部分模穴过度保压不足形成工件变形。
在分流板的设计方面力求每条料道直径、长度与转弯角度一致，可平均分担每个射点的压力降及剪切应力。
针对不同塑料材质特性，分流板内的料道直径在小亦需谨慎考虑，如热敏感性塑料可考虑采用较小料径，对剪切应力敏感的塑料需增大其料径。
在换色能力方面，虽然料道直径小的换色能力优於料道直径大的，但相对将使压力降提高，造成充填上的问题，每套系统应针对其产品特性做适当的设计。
在射出成型中，塑料在料道内一直承受相当程度的剪切力，这个情况会导致敏感性塑料在流道内产生裂解的现象，如果流道内的转角不够滑顺，这些裂解的材料就容易屯积在流道内的死角造成换色问题。
三、进浇方式
进浇方式有许多种，如直接进浇、公模进浇或侧边进浇等，每种进浇方式均有其优缺点与限制，使用者需依实际需要来选择。
针点浇口是最普通的进浇方式，因为浇口痕迹小可提高产品美观度，另一方面当多点同时进浇时，针点浇口空间容易安排。
当浇口痕迹非常讲究或需要快速充填时，可以考滤使用针阀式浇口，这种利用阀针的开关来控制进浇时间的方式最精确，成型条件的调整也最容易。
当成品不允许直接从顶部或底部进浇时，可考滤使用侧边浇口来设计，但需要特别注意其浇口设计与模具上的配合。