注塑成型-何時(shí)應(yīng)考慮使用熱流道

 熱流道模具技術(shù)雖然在模具制造業(yè)較發(fā)達(dá)的歐美國家有幾十年的發(fā)展應(yīng)用歷史, 但傳統(tǒng)的冷熱流道模具至今仍占有很大的比例. 如在美國有人估計(jì)冷流道, 熱流道模具各占百分之五十. 有人則說熱流道模具占百分之六十, 冷流道模具占百分之四十. 哪個(gè)數(shù)字更為準(zhǔn)確且先不說, 至少可
  何時(shí)應(yīng)考慮使用熱流道注塑成型
 
  熱流道模具技術(shù)雖然在模具制造業(yè)較發(fā)達(dá)的歐美國家有幾十年的發(fā)展應(yīng)用歷史, 但傳統(tǒng)的冷熱流道模具至今仍占有很大的比例. 如在美國有人估計(jì)冷流道, 熱流道模具各占百分之五十. 有人則說熱流道模具占百分之六十, 冷流道模具占百分之四十. 哪個(gè)數(shù)字更為準(zhǔn)確且先不說, 至少可以看出如果冷,熱流道模具能夠長期共存, 就一定有各自存在的道理和應(yīng)用特點(diǎn). 然而對(duì)于模具用戶及塑料制品注塑加工生產(chǎn)商來說, 一個(gè)最基本的問題就是何時(shí)應(yīng)考慮使用熱流道注塑成型, 何時(shí)應(yīng)考慮使用傳統(tǒng)的冷流道模具成型.
  在論證是否使用冷流道或熱流道模具成型時(shí), 主要考慮兩方面的因素, 一是經(jīng)濟(jì)成本方面上的因素, 二是技術(shù)要求方面上的因素. 下面先較為簡略地談?wù)摻?jīng)濟(jì)成本的考慮, 再討論技術(shù)方面上的考慮, 最后介紹熱流道技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域.
 
  一 選擇冷流道或熱流道模具種類時(shí)經(jīng)濟(jì)上的考慮
  一般來說熱流道模具的生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造周期要比冷流道模具長, 涉及的環(huán)節(jié)較多, 所以就模具成本本身來說, 熱流道模具要貴很多. 熱流道模具在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性主要是通過減小和消除生產(chǎn)廢料及實(shí)現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)的.
  如果塑料制品產(chǎn)量要求非常大(如產(chǎn)量要求在數(shù)百萬件上)且生產(chǎn)率要求高, 應(yīng)用熱流道就非常有優(yōu)越性. 一般地說影響注塑成型周期(CYCLE TIME)最重要的一個(gè)因素就是塑料制品的冷卻固化時(shí)間(COOLING TIME). 在冷流道模具上, 因流道系統(tǒng)的橫截面尺寸往往比塑料制品壁厚大, 因此其冷卻時(shí)間就較長. 這經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致整體注塑成型周期加長. 相反地在熱流道模具上因不存在需要較長冷卻時(shí)間的冷流道, 所以注塑成型周期可顯著地得以降低. 另外用冷流道模具成型長長需要二次加工操作如修剪澆口, 回收流道系統(tǒng)廢料等. 應(yīng)用熱流道模具就可避免二次加工操作等問題, 實(shí)現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)自動(dòng)化. 對(duì)于塑料原料價(jià)格昂貴, 制品產(chǎn)量要求大且不準(zhǔn)許用回收料加工的項(xiàng)目, 熱流道模具就應(yīng)該是的模具類別.
  在塑料制品產(chǎn)量小的情況下, 模具成本在塑料制品的價(jià)格中所占的比例就比較高, 這時(shí)候選用冷流道模具經(jīng)濟(jì)上就比較劃算, 模具交貨期短, 使用維護(hù)都相對(duì)簡單. 因熱流道元器件貴, 且熱流道模具生產(chǎn)設(shè)計(jì)制造周期與冷流道模具相比要長很多, 所以對(duì)要求短,平,快的注塑成型項(xiàng)目, 從經(jīng)濟(jì)成本上講, 就不適合選用熱流道模具加工成型, 而用考慮冷流道模具.
  很多模具公司亦將冷,熱流道模具結(jié)合使用. 如在制做一個(gè)貴重的熱流道模具之前， 先做一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)的冷流道模具進(jìn)行小批量的塑料制品生產(chǎn), 進(jìn)行生產(chǎn)方案的研究論證以及檢測(cè)塑料制品的使用特性等. 取得經(jīng)驗(yàn)后再根據(jù)需要購置熱流道系統(tǒng)將原來的冷流道模具轉(zhuǎn)變成熱流道模具.
  對(duì)于剛開始學(xué)習(xí)使用熱流道模具的公司來說, 初始投資和費(fèi)用是比較大的. 除購買熱流道系統(tǒng)本身外, 還需購置溫度控制器. 因?yàn)闊崃鞯滥＞咭拇罅康碾娏? 電費(fèi)會(huì)因此大幅度增加. 對(duì)于電力資源緊張的地區(qū), 這就是一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)成本因素. 用戶對(duì)熱流道使用技術(shù)的掌握很關(guān)鍵, 人員的充分培訓(xùn)也是一筆支出.
  與冷流道模具相比, 熱流道模具更容易出現(xiàn)各種生產(chǎn)故障. 熱流道模具的使用與維護(hù)比較復(fù)雜. 熱流道元器件是處在高溫和高壓動(dòng)負(fù)荷狀態(tài)下工作的, 導(dǎo)致其失效的因素很多。很多熱流道元器件亦是易磨易損件, 需定期更換. 所以熱流道用戶在購置正常的熱流道系統(tǒng)外, 還經(jīng)常需要購買備用元器件. 這都會(huì)增加額外的熱流道模具的使用成本. 而冷流道模具出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)就少得多. 對(duì)于很多熱流道模具的故障問題, 還常常需要熱流道供應(yīng)商派出技術(shù)服務(wù)人員幫助才能順利解決. 而這些技術(shù)服務(wù)經(jīng)常都是收費(fèi)的服務(wù), 都會(huì)增加使用熱流道模具成本. 同時(shí)塑料注塑加工的經(jīng)濟(jì)效益主要是靠不停頓地大量生產(chǎn)來保障的, 所以一旦有停產(chǎn)故障, 經(jīng)濟(jì)損失是很大的. 因此在進(jìn)行注塑加工成本核算來決定是采用冷流道還是熱流道模具時(shí), 必須考慮熱流道模具停產(chǎn)故障是否可以順利解決這個(gè)因素.
  由以上的討論可以看出, 決定是否采用熱流道模具的經(jīng)濟(jì)成本因素是有很多方面的. 要全面綜合考慮. 概況地說, 對(duì)于批量生產(chǎn)要求大, 塑料原料價(jià)格貴的項(xiàng)目及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的公司應(yīng)考慮使用熱流道模具. 在另一方面對(duì)生產(chǎn)批量小, 用戶技術(shù)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富, 產(chǎn)品質(zhì)量要求一般的項(xiàng)目, 使用傳統(tǒng)的冷流道模具就比較經(jīng)濟(jì)劃算.
 
  二 決定是否選擇熱流道模具時(shí)技術(shù)上的考慮
  注塑加工象任何其它經(jīng)濟(jì)活動(dòng)一樣, 經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)然是最重要的目標(biāo). 但同時(shí)應(yīng)看到技術(shù)上的要求亦非常重要. 因?yàn)閷?duì)很多, 尤其是近年來出現(xiàn)的各種新型注塑成型工藝, 用傳統(tǒng)的冷流道模具在技術(shù)上是無法實(shí)現(xiàn)的. 在這種情況下, 雖然采用熱流道模具價(jià)格成本比較高,但從技術(shù)上講是選擇. 同時(shí), 熱流道技術(shù)亦將傳統(tǒng)的注塑加工工藝提高到一個(gè)新的高度. 應(yīng)用熱流道技術(shù)后, 模具設(shè)計(jì)更加靈活多樣. 用原來冷流道無法做到的設(shè)計(jì)方案, 現(xiàn)在都能實(shí)現(xiàn)了. 下面將較為詳細(xì)地介紹熱流道技術(shù)的若干典型應(yīng)用.
 
  三 必須采用熱流道技術(shù)的典型應(yīng)用項(xiàng)目
  熱流道技術(shù)的應(yīng)用范圍是很豐富廣泛的. 在如下所討論的應(yīng)用項(xiàng)目里尤其需要采用熱流道技術(shù). 傳統(tǒng)的冷流道模具是無法實(shí)現(xiàn)這些注塑加工成型的.
  1．品質(zhì)要求嚴(yán)格的塑料注塑制品如醫(yī)用塑件
  對(duì)于很多的醫(yī)用塑料注塑制品, 一個(gè)最基本的要求就是不準(zhǔn)許有澆口痕(GATE VESTAGE). 因澆口痕可能會(huì)劃破醫(yī)護(hù)人員的手套和皮膚, 造成疾病傳染等. 解決辦法就是采用熱流道技術(shù)里的閥式澆口(VALVE GATE)成型方法, 徹底削除澆口痕. 近年來在總體上講塑料制品加工業(yè)不夠景氣, 但醫(yī)用塑料注塑制品加工卻一支獨(dú)秀. 且多采用熱流道閥式澆口模具成型. 對(duì)于準(zhǔn)備生產(chǎn)高質(zhì)量醫(yī)用塑料制品的公司來說, 就應(yīng)該考慮開發(fā)熱流道成型技術(shù).
  2．多種塑料, 多種顏色共注工藝(CO-INJECTION)
  傳統(tǒng)的注塑成型是在一套模具上每次成型一種塑料或顏色. 這時(shí)可以用冷流道, 或熱流道模具. 但若要實(shí)現(xiàn)多種塑料或多種顏色共注, 就必須采用熱流道技術(shù). 目前采用熱流道用多種塑料, 多種顏色共注加工的零件是很多的. 如先進(jìn)的長期保鮮飲料瓶, 啤酒瓶, 就是采用夾心結(jié)構(gòu)用兩種塑料通過熱流道多種塑料共注加工制成的. 既少量的隔氧保鮮塑料夾在較便宜的外層塑料里.
  在汽車制造業(yè), 由多種顏色(如紅,橙,透明色)構(gòu)成的整體前后車燈目前極為流行, 這也必須在同一模具上安裝多個(gè)熱流道系統(tǒng). 即用一個(gè)熱流道系統(tǒng)注射紅色, 另一個(gè)熱流道注射橙色, 下一個(gè)熱流道系統(tǒng)注射透明色等. 顯然用傳統(tǒng)的冷流道模具是無法實(shí)現(xiàn)的.
  3. 澆口方向與開模方向成一定或垂直角度
  有時(shí)為避免將澆口開在零件正面影響美觀和使用等, 經(jīng)常需要將澆口放在零件側(cè)面. 這時(shí)候如果使?jié)部诜较蚺c開模方向一致的話, 澆口處的模具強(qiáng)度就會(huì)很弱. 以垂直零件側(cè)面的角度開澆口就比較好(見圖1). 如汽車上的一些形狀復(fù)雜的大形零件經(jīng)常會(huì)有這種將澆口方向與開模方向成一定角度的需要. 這時(shí)只有使用熱流道才能做到. 因由開模動(dòng)作很難將過長的冷流道及澆口從帶角度的方向拉出.
 
  4．澆口開在深形零件內(nèi)側(cè)
  有些工業(yè)產(chǎn)品對(duì)外觀要求極其嚴(yán)格, 在使用十不許暴露任何澆口痕跡, 小的此類零件如化妝品口紅筆蓋, 大到汽車內(nèi)飾零件. 這時(shí)候就需要將澆口開在零件內(nèi)側(cè). 當(dāng)零件深度過大的時(shí)候就不可能用冷流道澆口, 而只能使用熱流道噴嘴伸進(jìn)零件內(nèi)側(cè)注塑成型(參見圖2).
 
  5．多層模具(STACK MOLD)
  一種增加產(chǎn)量又不增加注塑機(jī)噸位的辦法就是使用多層模具. 即模具上有多個(gè)分模面. 這種模具是完全靠熱流道系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的(圖3).
 
  6．預(yù)成型瓶胚(如PET瓶胚)的制作
  日常生活中人們大量使用的飲料瓶都由用注塑方法先生產(chǎn)PET預(yù)成型瓶胚, 再由吹塑方法制成工飲料瓶. PET預(yù)成型瓶胚的生產(chǎn)無一例外完全靠熱流道技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的.目前世界上最大PET預(yù)成型瓶胚模具一次可生產(chǎn)144個(gè)瓶胚.
  7．需對(duì)多澆口進(jìn)料進(jìn)行分別控制的項(xiàng)目
  有些較大尺寸的零件需要多點(diǎn)(多澆口)進(jìn)料才能成型. 但采用多澆口后在零件上就長會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重影響美觀的溶合線. 為徹底消除這些溶合線, 就可采用閥式澆口熱流道技術(shù)來實(shí)現(xiàn). 通常的注塑成型都是將所有的澆口同時(shí)打開. 而為消除零件上的溶合線, 就需要將不同的澆口根據(jù)充模情況來打開或關(guān)閉. 傳統(tǒng)的冷流道當(dāng)然無法提供對(duì)各個(gè)澆口進(jìn)行打開或關(guān)閉的分別控制. 這只有依賴熱流道技術(shù). 如在圖4 中為消除由多澆口產(chǎn)生的溶合線, 就可將3個(gè)澆口分別控制順序打開. 既先打開噴嘴1, 溶體剛剛流過噴嘴2即將其打開, 當(dāng)溶體流過噴嘴3再將該噴嘴打開. 這樣一來在零件上就沒有由使用多澆口產(chǎn)生的溶合線了.
 
  8. 要大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的項(xiàng)目
  冷流道模具因在使用時(shí)總會(huì)有需要回收加工的冷流道材料, 所以很難與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行大批量自動(dòng)化生產(chǎn). 若要大幅度提高生產(chǎn)率就應(yīng)考慮采用熱流道技術(shù). 如在國際上的各重包裝業(yè), 如食品包裝盒和塑料瓶蓋等, 塑料制品消耗量巨大. 這些塑料食品包裝盒和塑料瓶蓋都采用熱流道模具進(jìn)行快速大批量自動(dòng)化生產(chǎn). 對(duì)于很多薄壁制件, 零件本身在模具中所需冷卻時(shí)間很短, 這時(shí)采用熱流道閥式澆口就可消除費(fèi)時(shí)的澆道及澆口的冷卻時(shí)間, 從而可大量加快生產(chǎn)速度.