热流道设计

热流道热流道知识热流道分类：绝热流道、冷流道、热流道。

绝热流道的设计复杂，但效果和维护成本非常低，不会耽误工时。

冷流道和热流道斑竹基本上谈到了特点。

我再具体补充一些自己的看法。

热流道分类：开放式、针阀式。

开放式结构简单、对材料的局限性较高，易出现拉丝和泄露，表面质量差，在国外的高精密模具中应用较少，同一副模具可和不同厂家的针阀式混用。

很多公司能自己制造。

针阀式热流道节省材料，塑件表面美观，同时内部质量紧密、强度高。

现在世界上有两大类针阀式热流道（根据注射原理）:气缸式和弹簧式。

气缸式依*控制器和时序控制器控制气缸推动针阀的关闭，结构较复杂，但本身设计简单。

主要有DME(美国）、INCOE（美国）、M OLD-MASTER(加拿大---热流道的老大）、HUSKY(加拿大)等。

其中日本世纪没有进入中国市场。

气缸式因为其结构的特点决定模具精度要高，同时调试和维护都比较复杂，其中MOLD-MASTER堪称热流道中的劳斯莱斯----加热部分在喷嘴上。

他们中的很大成本在调试和维护上，客户基本不能自己维护。

弹簧式就一家--FISA(日本），最大特点，依靠弹簧和注射压力的平衡控制针阀开关，装配调试和维护简单，模具精度不高，日本国内客户基本自己有维护能力，广泛应用在家电、汽车饰件、精密多腔模具中。

弹簧式与气缸的差别在于不能时序控制，不能很好解决熔接痕的问题。

本人就是FISA公司的上海代表，因为看到斑竹对热流道的热情才有感而发。

价位上基本上这样（中国市场价），MOLD-MASTER、INCOE、DME、HUSKY、FISA、还有一些意大利扑精，深圳科技等的热流道也可以，我这里不是太了解。

现在国外流行的叠模非热流道莫属，其实热流道模具减少了设计上的很多要求，对设计人员开发更多的模具结构提供了很大的方便。

热浇道之原理：热浇道模具是将传统式模具或三板式模具的浇道与流道经常加热，于每一成形时即不需要取出流道和浇道的一种崭新构造。

由模具的结构来探讨其差异性：1. 为成形超大件制品：须以热浇道才能使塑胶流动～例如：汽车内衬板、平衡杆、…等，需要较多处同时进浇。

2.偏离射出成型机之中心的侧向进浇：以热浇道方式进浇将可使模具的构造简单，成形容易、加快成形速度、减少成形时的料头……一举数得。

三板模之缺点：(1)三板方式在每次射出时，沈重的母模板须在导梢上滑动，即使新品期间堪用，模具寿命也不长。

(2)三板方式在每次顶出时，从模子取出竖浇道的移动量大於从模子取出成形品所必要的模板移动量。

3.由顶出侧进浇时，或者需较长之竖浇道时使用：可免除太长的料头所产生的问题，例如：模具行程可减少、节省料头残留量、成形容易、不缩水、无流痕……等现象。

4.对于一些大型或是允许由中心进浇之产品：(1) 可以用热浇道来取代三板模，以避免不必要的成形机模板的运动。

(2) 在三板模使用之方式中，须移动母模板而取出料头，若用热浇道成形法，开模运动可缩短卸下料头所必要的移动，因此可增加模子厚度，传统方式本须用大成形机方可生产时，使用热浇道之後可改用小成形机。

5.较难成形之物件：例如：高黏度、低黏性、高成形温度……、热浇道系统可解决诸此问题。

具体的实例：金属粉末射出、陶瓷粉末射出、塑胶磁铁之射出、塑胶轴承之射出、热可塑性橡胶（TPE）……等等。

6.可配合三板模之设计，减少料头取出所需要之行程：以热浇道应用在三板模时有以下之优点：(1)料头容易取出，并且可减少料头取出之行程。

(2)射料时之料流动较平均，又可分别控制各射出点的操作条件，射出较容易。

(3)节省材料费用。

7.节省材料费用及人工费用：节省材枓方面：(1)冷料头所产生之成本（利息损失）。

简单的例子：倘若冷料头占废料率的68％而言，（在制造时1公斤的材料只能生产320 g的产品，而其馀的680 g为冷料头）。

(2)仅管冷料头尚可回收，不过基於人力的因素、回收料之混合比例……等等之因素之影响，为了维持正常的运转，必须积存有一些冷料头，因而造成资金的滞留。

倘若以材料费用100元／公斤，其积存的废料为500公斤时，每天所需积压的资金将高达500×0.68×100＝34000元，因此其在利息上的损失约达每天200元左右，长期而言，金额非常可观。

8.高速射出成形时：高速射出成形不只提高成形效率，如杯子、容器……等肉厚薄之成形所不可缺乏的。

9.於使用层模（stack mold）时：对于一些浅薄的、数量大的产品，例如：CD外壳、小颗粒产品，只需增加15％的锁模力，以相同的射出时间，即可增加80％的产量。

10.环保问题与效率的问题：由于热浇道是不产生「垃圾」，因此无所谓处理「垃圾」的问题。

所谓的「垃圾」意味著：(1)资源的浪费：分析塑胶射出成形的过程中──(2)不占储存料头空间，无绞碎之噪音及变质的问题。

由於塑胶种类繁多，加上多种色泽不一，因此往往因积存料头，必须在寸土寸金的土地上占有不少空间，同时积压了不少资金。

同时因绞碎必须产生噪音影响安宁，较差的工作环境影响工作士气。

二、热浇道与模具业由於时代的巨轮不断的、快速的，而且很残酷的往前快速迈进，加上我国内近来的几项福利政策业已开始：「全民健保」、「国民年金」……等相关实施，不只使得以人力为主的模具业成本大增，更糟糕的是人力市场难求，模具业普遍缺人的现象……令人心忧！因此在有限的人力资源之下，如何提高您的模具利润以应付日益增加的成本，乃是目前大家面临的主要问题，提高精密度，自动化制模……，固然是一种很好办法，不过需要投入大量资金购买设备、训练人员……，针对以上情况，最简单，最容易达成的方式，莫过於对「热浇道之使用」做透彻的瞭解。

三、塑胶材料特性之介绍射出成形之加工就是（塑化）→（流动）→（成形）→（固化结晶化）的工程。

因此对于塑料的特性，就格外重要了。

例如：溶解温度、压力、黏度、比热……等都必须予以重视。

由於塑料之领域非常广阔，於此无法深入其间，不过我们将针对其常识部份加以说明。

1.可塑化塑胶之所以能够成形加工，是由於它在温度与压力的作用下产生变形，依受热的温度不同，可分为四种状态，即玻璃状态、高弹性状态（橡胶态）、粘流态（可塑化状态）、分解状态，如图示：玻璃状态：0～T1，分子在冻结状态，硬且脆，遇压力则易破裂。

高弹性状态（橡胶态）、：T1～T2，因外力可变形，未达溶化状态不易成形。

粘流态（可塑化状态）：T2～T3，可随意加工成形。

分解状态：T3，塑胶开始裂解，出现气体分解物，甚至达烧焦状态。

2.成形条件：(注)以下为一般形塑料之成形条件对于每一种不同塑料，其相对的成形区域或有不同，不过其过程分析皆相同。

因此对于优秀的模具设计者而言，应确实了解每一种塑料之成形区域及加工特性。

3.熔化塑胶的流动性一般的流体（例如：水、油……）其流动状态，皆依照牛顿定义进行。

而塑胶熔液看似普通的流体，其实乃是非牛顿流体。

例如：在牛顿流体中，虽然剪断应力有变化，但其粘度却不变。

而塑胶熔液，当剪断应力发生变化时，粘度也有明显的变化产生。

例如：在牛顿流体中，压力从1增加到了10的时候，则流出量增加了10倍。

以塑胶熔液来做同样的实验，当压力从1增加到10，其流出量可能增加了100倍，或500倍，甚至1000倍（依照不同的塑胶而定）。

因此在这种非牛顿流动中，压力增大则流动抵抗减小。

因此射出成形时，虽然浇口相当狭小，但却很容易填充於模穴内，至於牛顿流体，再加分类有两种，如图：射出成形是将塑胶溶液采用高速度使其产生变形的一种加工法，因塑胶溶液有压缩性，在高速的流动下，容易引起弹性的压力变动。

这个现象，当流动阻力有急速变化时，即可看出这种弹性的压力变动变生後，流体前端的扩散方向极为混乱不安定。

但是采用高速填充时，塑胶溶液又像是非压缩性的现象。

这种弹性的压力变动（不安定的脉动）是因何而起的？以下分析如图所示：【当塑胶溶液之流动类似层流状态时，即模穴在正常且安定的状态下填充】在图中，富有压缩性的塑胶溶液以螺旋状的弹簧表示，叙想在弹簧施加压力，使往管子中央移动时，当用一样的速度使弹簧由左往右移动的活动，这是理想的层流状态，由於射出压力与阻力在平衡状态时，弹簧的移动很平滑。

【如C】可是在某些情况，必需以急速填充时，射出压力及速度也就异常的增高。

因此富有弹性的塑胶溶液（弹簧），头一瞬间时承受过程的压缩，第二瞬间时引起强大的阻力，其原因是压力的起伏变动和流动体前端的乱流所发生的，这种流动状况称为弹性乱流。

4.塑胶材料之选择：设计制品之初即应选择所用塑料，但大都未将模具并入考虑。

但可能的话，所选用的材料应使模具之制造简单才好。

成形收缩率小者（PS、ABS、PC）的尺寸精度较易达成。

而成形收缩率大者（PP、PE、POM）较难做到尺寸精度（模具的公差为成形品公差之1/6）。

流动时黏度比较大者（ABS等），溶液较不易流入缝隙中，但黏度小者（如PA、POM）即使间隙很小溶液亦易於进入。

成形时之温度较低者(PS等)较易成形且成形周期亦快，但成形温度高者(PC)则较慢。

成形时不易变质或分解者（PS、PE、PP等），量产时不易引起品质不稳的不良品，但成形时易发生变质或分解者，若不严格要求成形条件（模具可以精密控制成形条件）则无法量产。

此在热浇道之情形下问题尤其严重。

5.结晶性塑胶与非结晶性塑胶从分子的结构观察，结晶性塑胶─线状高分子，依样其化学构造，有些分子的一部份，乃以有规则地集合，将其称为结晶性塑胶。

不是所有的分子都变成此状态，依据冷却条件在重量比有40～80％程度变成结晶状态。

此程度称为「结晶度」。

结晶之内都是称为Lamella的分子链弯曲、折叠，而未进入产生单位结晶之结晶部分的分子链存在於Lamella或球晶之间，产生非结晶部分。

非结晶性塑胶……与结晶性塑胶不同，分子无法有规则地集合。

这是由於形成高分子链之原子团太大、架桥妨碍结晶。

从容积变化的观察结果，亦可将热可塑性塑胶分为两大类，一种是非结晶性塑胶，另一种是结晶性塑胶。

对于结晶性与非结晶性之分类，在表中有关各种塑胶的习性已有注明。

对于其容积与温度间之变化，我们可由以下例子来做更进一步的了解。

例如：PS（非结晶性塑胶之代表）从20℃加热到200℃时约膨胀8.3％，以密度而言，从0.97 cm/g减少到1.012 cm/g （结晶性塑胶之代表）在同条件下有下列的变化：20℃容积：1.03 cm/g200℃的容积：1.33 cm/g容积增加率：29％已溶融的非晶性聚合物，采用现在所使用的射出成形机，可做大幅度的压缩。

因条件而异，过剩的溶融体也可强制填充於模穴内，在这种条件下做出的成形品，残留著很大的内应力而固化。

对成形品的性能有很大的影响。

它会在脱模的瞬间被破坏，稍受到外力或因化学药品的作用也很容易受破坏。