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流道分析 Flow Analysis
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在熱流道模具的設計和應用中 , 有諸多值得考慮和重視的問題 , 這些問題解決得好壞 , 直接關系著熱流道系統的成敗和制品質量。因此 , 新視覺公司集中技術部力量以及熱流道專業公司,對熱流道系統的故障及其成因進行探討 , 了解熱流道模塑應用中應注意的事項 , 無疑十分有助于熱流道模塑技術的成功運用。

 

熱流道模塑常見故障分析及其對策

2. 1 澆口處殘留物突出或流涎滴料及表面外觀差

2. 1. 1 主要原因澆口結構選擇不合理 , 溫度控制不當 , 注射后流道內熔體存在較大殘留壓力。

2. 1. 2 解決對策

(1) 澆口結構的改進。通常 , 澆口的長度過長 , 會在塑件表面留下較長的澆口料把 , 而澆口直徑過大 , 則易導致流涎滴料現象的發生。當出現上述故障時 , 可重點考慮改變澆口結構。熱流道常見的澆口形式有直澆口、點澆口和閥澆口。

主流道澆口 , 其特點是流道直徑較粗大 , 故澆口處不易凝結 , 能保證深腔制品的熔體順利注射 ; 不會快速冷凝 , 塑件殘留應力最小 , 適宜成型一模多腔的深腔制品 , 但這種澆口較易產生流涎和拉絲現象 , 且澆口殘痕較大 , 甚至留下柱形料把 , 故澆口處料溫不可太高 , 且需穩定控制 ; 特點基本同 , 但在塑件上的殘痕相對較小 ; 的特點是塑件殘留應力較小 , 冷凝速度適中 , 流涎、拉絲現象也不明顯 ; 可應用于大多數工程塑料 , 也是目前國內外熱流道模塑使用較多的一類澆口形式 , 塑件質量較高 , 表面僅留有極小的痕跡 ; 具有殘痕小、殘留應力低 , 并不會產生流涎、拉絲現象 , 但閥口磨損較明顯 , 在使用中隨著配合間隙的增大又會出現流涎現象 , 此時應及時更換閥芯、閥口體。

澆口形式的選擇與被模塑的樹脂性能密切相關。易發生流涎的低粘度樹脂 , 可選擇閥澆口。結晶型樹脂成型溫度范圍較窄 , 澆口處的溫度應適當較高 , 如 POM 、 PPEX 等樹脂可采用帶加熱探針的澆口形式。無定型樹脂如 ABS 、 PS 等成型溫度范圍較寬 , 由于魚雷嘴芯頭部形成熔體絕緣層 , 澆口處沒有加熱元件接觸 , 故可加快凝結。

(2) 溫度的合理控制。若澆口區冷卻水量不夠 , 則會引起熱量集中 , 造成流涎、滴料和拉絲現象 , 因此出現上述現象時應加強該區的冷卻。

(3) 樹脂釋壓。流道內的殘留壓力過大是造成流涎的主要原因之一。一般情況下 , 注射機應采取緩沖回路或緩沖裝置來防止流涎。   

2. 2 材料變色焦料或降解

2. 2. 1 主要原因:溫度控制不當 ; 流道或澆口尺寸過小引起較大剪切生熱 ; 流道內的死點導致滯留料受熱時間過長。

2. 2. 2 解決對策

(1) 溫度的準確控制。為了能準確迅速地測定溫度波動 , 要使熱電偶測溫頭可 * 地接觸流道板或噴嘴壁 , 并使其位于每個獨立溫控區的中心位置 , 頭部感溫點與流道壁距離應不大于 10mm 為宜 , 應盡量使加熱元件在流道兩側均布。

溫控可選用中央處理器操作下的智能模糊邏輯技術 , 其具備溫度超限報警以及自動調節功能 , 能使熔體溫度變化控制在要求的精度范圍之內。
    (2) 修正澆口尺寸。應盡量避免流道死點 , 在許可范圍內適當增大澆口直徑 , 防止過甚的剪切生熱。內熱式噴嘴的熔體在流道徑向溫差大 , 更易發生焦料、降解現象 , 因此要注意流道徑向尺寸設計不宜過大。

2. 3 注射量短缺或無料射出

2. 3. 1 主要原因

流道內出現障礙物或死角 ; 澆口堵塞 ; 流道內出現較厚的冷凝層。

2. 3. 2 解決對策

(1) 流道設計和加工時 , 應保證熔體流向拐彎處壁面的圓弧過渡 , 使整個流道平滑而不存在流動死角。

(2) 在不影響塑件質量情況下 , 適當提高料溫 , 避免澆口過早凝結。

(3) 適當增加熱流道溫度 , 以減小內熱式噴嘴的冷凝層厚度 , 降低壓力損失 , 從而利于充滿型腔。

2. 4 漏料嚴重

2. 4. 1 主要原因

密封元件損壞 ; 加熱元件燒毀引起流道板膨脹不均 ; 噴嘴與澆口套中心錯位 , 或者止漏環決定的熔體絕緣層在噴嘴上的投影面積過大 , 導致噴嘴后退。

2. 4. 2 解決對策

(1) 檢查密封元件、加熱元件有無損壞 , 若有損壞 , 在更換前仔細檢查是元件質量問題、結構問題 , 還是正常使用壽命所導致的結果。

(2) 選擇適當的止漏方式。根據噴嘴的絕熱方式 , 防止漏料可采用止漏環或噴嘴接觸兩種結構。應注意使止漏接觸部位保持可 * 的接觸狀態。

在強度允許范圍內 , 要保證噴嘴和澆口套之間的熔體投影面積盡量小 , 以防止注射時產生過大的背壓使噴嘴后退。采用止漏方式時 , 噴嘴和澆口套的直接接觸面積要保證由于熱膨脹造成的兩者中心錯位時 , 也不會發生樹脂泄露。但接觸面積也不能太大 , 以免造成熱損失增大。

2. 5 熱流道不能正常升溫或升溫時間過長

2. 5. 1 主要原因

導線通道間距不夠 , 導致導線折斷 ; 裝配模具時導線相交發生短路、漏電等現象。

2. 5. 2 解決對策

選擇正確的加工和安裝工藝 , 保證能安放全部導線 , 并按規定使用高溫絕緣材料 , 定期檢測導線破損情況。

2. 6 換料或換色不良

2. 6. 1 主要原因:換料或換色的方法不當 ; 流道設計或加工不合理導致內部存在較多的滯留料。

2. 6. 2 解決對策

 (1) 改進流道的結構設計和加工方式。設計流道時 , 應盡量避免流道死點 , 各轉角處應力求圓弧過渡。在許可范圍內 , 流道尺寸盡量小一些 , 這樣流道內滯留料少、新料流速較大 , 有利于快速清洗干凈。加工流道時 , 不論流道多長 , 必須從一端進行加工 , 如果從兩端同時加工 , 易造成孔中心的不重合 , 由此必然會形成滯留料部位。一般外加熱噴嘴由于加熱裝置不影響熔體流動 , 可以較容易地清洗流道 , 而內加熱噴嘴易在流道外壁形成冷凝層 , 故不利于快速換料。

(2) 選擇正確的換料方法。熱流道系統換料、換色過程一般由新料直接推出流道內的所有滯留料 , 再把流道壁面滯留料向前整體移動 , 因此清洗比較容易進行。相反 , 若新料粘度較低 , 就容易進入滯留料中心 , 逐層分離滯留料 , 清洗起來就較為麻煩。倘若新舊兩種料的粘度相近時 , 可通過加快新料注射速度來實現快速換料。若滯留料粘度對溫度較為敏感 , 可適當提高料溫來降低粘度 , 以加快換料過程。

3 選擇和應用熱流道的注意事項

為盡可能排除或減少使用中的故障 , 在選擇和應用熱流道系統時應注意以下事項。

3. 1 加熱方式的選擇

(1) 內加熱方式。內熱式噴嘴結構較為復雜 , 造價較高 , 零件更換困難 , 對電熱元件要求較高。把加熱器安放在流道中間 , 會產生環形流動 , 增大容體摩擦面積 , 壓力降可能有外熱式噴嘴 3 倍之多。但由于內加熱的加熱元件設在噴嘴內的魚雷體中 , 熱量全部供給物料 , 故熱損失小 , 可節約電能。若采用點澆口 , 魚雷體尖端保持在澆口中心 , 利于注射后澆口切斷并因澆口凝結晚而使塑件殘留應力較低。

(2) 外加熱方式。采用外熱式噴嘴 , 可以消除冷膜 , 降低壓力損失。同時由于其結構簡單 , 加工方便 , 以及熱電偶安裝于噴嘴中部使溫控準確等優點 , 目前在生產中獲得了普遍應用。但外熱式噴嘴熱損失較大 , 不如內熱式噴嘴節能。

3. 2 澆口形式的選擇

澆口的設計和選擇直接影響塑件質量。在應用熱流道系統時 , 應根據樹脂的流動性能、成型溫度以及產品質量要求來選用合適的澆口形式 , 以防止出現流涎、滴料、漏料和換色不良等現象。

3. 3 溫度控制方式

當澆口形式確定后 , 熔體溫度波動的控制將對塑件質量起關鍵作用。很多時候出現的焦料、降解或流道阻塞現象大都是溫度控制不當造成的 , 尤其是熱敏性塑料 , 往往要求能迅速準確地反應溫度波動情況。

為此 , 應該合理地設置加熱元件 , 防止出現局部過熱 , 確保加熱元件與流道板或噴嘴的配合間隙 , 盡量減小熱損失 , 同時應盡量選擇較為先進的電子溫控器 , 以滿足溫控要求。

3. 4 熱流道系統結構確定后的計算內容

(1) 各分流道的溫度和壓力平衡計算。熱流道系統的目的就是將從注塑機噴嘴中注入的熱塑料 , 以相同的溫度通過熱流道并以均衡的壓力將熔體分配到模具的各個澆口 , 故應對各流道加熱區的溫度分布以及流入各澆口的熔體壓力進行計算。

(2) 熱膨脹引起的噴嘴和澆口套中心偏移量計算。即應保證熱 ( 膨脹的 ) 噴嘴和冷 ( 沒有膨脹 ) 澆口套的中心線能準確定位對準。

(3) 熱損失計算。內加熱的流道是由冷卻的模套包圍和支撐的 , 所以應盡量準確地計算由于熱輻射和直接接觸 ( 傳導 ) 所導致的熱損失量 , 否則 , 實際的流道通徑會因流道壁冷凝層的加厚而變小。

3. 5 流道板的安裝

應充分考慮絕熱和承受注射壓力兩方面的問題。通常在流道板和模板間設置墊塊和支撐件 , 這一方面可承受注射壓力 , 以免流道板變形而產生漏料現象 , 另一方面還可減小熱損失。

3. 6 熱流道系統的保養

對于熱流道模具 , 使用中定期進行熱流道元件的預防性保養是十分重要的 , 這項工作包括電氣測試、密封元件和連接導線的檢查以及元件臟物的清洗工作等.

 

以上為熱流道一些常見性問題的分析,如有更多問題需要解決,

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