桂林金格電工電子材料科技有限公司 （廣西 541002） 文德林

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綠色制造已成為了人們議論的話(huà)題，也是大家關(guān)注的焦點(diǎn)，綠色環(huán)保節(jié)能也將成為塑機(jī)行業(yè)發(fā)展的必然方向，低碳經(jīng)濟(jì)已成為中國(guó)及世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律。在此，熱流道模具在綠色制造中的應(yīng)用方面，在節(jié)省塑料材料、節(jié)約能源方面發(fā)揮了重要作用。在全球，中國(guó)也算得上模具大國(guó)，然而，作為模具行業(yè)密不可分的熱流道系統(tǒng)，在我國(guó)卻還停留在初期階段，在此，本文主要講述熱流道系統(tǒng)組成及熱流道技術(shù)在塑料模具產(chǎn)品上的應(yīng)用。

熱流道技術(shù)基本概念

1.熱流道技術(shù)

熱流道技術(shù)是應(yīng)用于塑料注塑模澆注流道系統(tǒng)的一種先進(jìn)技術(shù)，其熱流道成型過(guò)程是指從注射機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)，在每次開(kāi)模時(shí)不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在下一次注射時(shí)被注入型腔。

2.熱流道系統(tǒng)的組成及作用

熱流道系統(tǒng)主要由熱分流板（Manifold）、噴嘴（Nozzle）、加熱元件（Heating Components）和溫控器（Temperature Controller）構(gòu)成。其熱分流板主要作用是恒溫地將熔體從主流道送入各個(gè)單獨(dú)噴嘴，在熔體傳送過(guò)程中，熔體的壓力降盡可能減小，并不允許材料降解。

各熱流道公司常用形式：一字形、H字形、Y字形和X字形；結(jié)構(gòu)上有外加熱熱流道板和內(nèi)加熱熱流道板兩大類(lèi)；熱流道模具噴嘴在結(jié)構(gòu)形式上有多種形式，類(lèi)型均大同小異，但各個(gè)廠家加工工藝和實(shí)施方法有很大區(qū)別，因此，供應(yīng)商的熱流道系統(tǒng)在質(zhì)量和價(jià)格上有些差異，一般有熱尖式、開(kāi)放式、針閥式和其他幾種特殊形式。其中，針閥式噴嘴技術(shù)上較先進(jìn)，價(jià)格也較貴，其優(yōu)點(diǎn)：在制品上不留下澆口進(jìn)入殘痕，進(jìn)入澆口處痕跡平滑；能使用較大直徑的澆口，可以使型腔填充加快，并進(jìn)一步降低注射壓力，減小產(chǎn)品變形；可防止開(kāi)模時(shí)出現(xiàn)牽絲現(xiàn)象及流涎現(xiàn)象；當(dāng)注塑機(jī)螺桿后退時(shí)，可有效地防止從模腔中反吸物料；能配合順序控制以減少制品熔接痕等以上優(yōu)點(diǎn)。加熱元件是熱流道系統(tǒng)的重要組成部分，其加熱精度和使用壽命對(duì)于注塑工藝的控制和熱流道系統(tǒng)的工作穩(wěn)定影響重大。一般有加熱棒、加熱圈及加熱器等；溫控器就是對(duì)熱流道系統(tǒng)的各個(gè)位置進(jìn)行溫度控制，分別有通斷位式、新型智能化溫控器等種類(lèi)，目前后者用之廣泛，也可根據(jù)需要的用戶(hù)可同其他模內(nèi)組件配合使用。

熱流道技術(shù)在塑料模具產(chǎn)品上的應(yīng)用

1.熱流道模具技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

熱流道模具技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的注塑工藝技術(shù)，其熱流道技術(shù)的應(yīng)用在歐美國(guó)家發(fā)展較快，許多塑料模具廠所生產(chǎn)的模具50%以上采用了熱流道技術(shù)，甚至80%以上，效果十分明顯。如惠普（HP）公司的傳真機(jī)、打印機(jī)絕大部分塑料零部件就指定供應(yīng)商采用熱流道模具注塑塑料產(chǎn)品，這些產(chǎn)品通過(guò)流水線(xiàn)快速組裝成成品。

熱流道技術(shù)應(yīng)用根據(jù)澆口形式的不同，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）熱尖式（Hot Tip），也叫點(diǎn)澆口熱流道。熱尖式熱流道是一種最為普遍廣泛應(yīng)用的熱流道系統(tǒng)，各熱流道供應(yīng)商均提供這種系統(tǒng)，雖然來(lái)自不同廠家系統(tǒng)上的噴嘴及噴嘴鑲件之形狀與尺寸有所不同，但工作原理是非常一致的，這就是通過(guò)位于噴嘴前端的鑲件與冷卻系統(tǒng)相結(jié)合，以對(duì)澆口處的塑料成型加工溫度進(jìn)行精確地調(diào)整和控制。熱尖式熱流道可用于絕大多數(shù)結(jié)晶型和非結(jié)晶型塑料，如PP、PE、PS、LCP、PA、PET、PBT、POM、PMMA、PC、ABS及PVC等 。熱尖式熱流道在成型產(chǎn)品上的澆口直徑大多在0.5～2mm，它主要由產(chǎn)品材料、重量與壁厚來(lái)決定。若使用截面直徑較小的澆口，注射充模階段結(jié)束后澆口封閉快，在零件上澆口要求：以不影響產(chǎn)品的外觀和裝配干涉為考慮因素，盡量放在產(chǎn)品的隱蔽處，痕跡小，這樣制品表面既美觀、質(zhì)量又好；但澆口直徑不可過(guò)小，否則塑料料流經(jīng)過(guò)澆口時(shí)剪切速率過(guò)高，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞塑料熔體分子鏈結(jié)構(gòu)或者塑料中的添加材料，導(dǎo)致制品質(zhì)量不合格無(wú)法滿(mǎn)足使用要求。

我們通常的經(jīng)驗(yàn)是根據(jù)零件澆口處壁厚來(lái)確定澆口大小：澆口直徑=（0.75～1.0）×零件澆口處壁厚，再結(jié)合考慮其他因素，如果是流動(dòng)性好的塑料則可取較小值；反之則可取較大值。熱尖式澆口附近需要設(shè)置獨(dú)立的冷卻回路，其目的是對(duì)澆口處模具材料有效冷卻的需要，可以避免澆口處痕跡過(guò)大或澆口塑料在開(kāi)模后流淌問(wèn)題。須注意的是，熱尖式熱流道應(yīng)用在含有高比例玻璃纖維的塑料時(shí)，一定要選擇具有硬度高、耐磨性好的澆口鑲件，來(lái)提高熱流道使用壽命。

（2）澆套式（Sprue Gating）熱流道系統(tǒng)，也叫大水口熱流道。在澆套式熱流道系統(tǒng)里，其塑料經(jīng)過(guò)暢通的流道進(jìn)入模腔，澆口處塑料流動(dòng)壓力損失小，比較適合于中等尺寸重量以上零件的注塑加工成型。使用澆套式熱流道的優(yōu)點(diǎn)是塑料經(jīng)澆口充入模具所經(jīng)歷的剪切速率低，零件成型后殘余應(yīng)力小，變形程度少，因而零件機(jī)械強(qiáng)度比較好。與熱尖式澆口相比，澆套式澆口尺寸要大一些，澆口痕跡也可能會(huì)比較大，在很多用塑料成型的零件方面，對(duì)澆口美觀程度要求不高的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件可由澆套式熱流道系統(tǒng)制造。同樣與熱尖式熱流道系統(tǒng)類(lèi)似，澆口處塑料溫度與模具溫度的控制也極為重要，需要圍繞澆口設(shè)置獨(dú)立的冷卻回路，因?yàn)闈蔡资綕部诔叽绫容^大。如果澆口處溫度控制的不好，就更容易出現(xiàn)澆口在開(kāi)模后密封不住塑料流淌的問(wèn)題。

（3）針閥式（Valve Gating）熱流道系統(tǒng)。針閥式熱流道也是一種應(yīng)用非常普遍的熱流道系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過(guò)采用閥針在閥針控制裝置的作用下，在預(yù)定的時(shí)刻以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉澆口。這種類(lèi)型的熱流道系統(tǒng)具有很多熱尖式和澆套式流道系統(tǒng)無(wú)法具備的優(yōu)點(diǎn)，如可以人為來(lái)控制澆口開(kāi)關(guān)時(shí)間，澆口光滑平整，可擴(kuò)大熱流道技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域等，如針閥式熱流道在汽車(chē)制造、醫(yī)療、電子、辦公設(shè)備等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

近年來(lái)，國(guó)際上各主要汽車(chē)公司均采用針閥式熱流道，結(jié)合模具多色共注工藝來(lái)生產(chǎn)整體車(chē)燈燈罩，因燈罩是透明產(chǎn)品，澆口必需要噴涂著色。如果在這些零件上有注塑成型熔合線(xiàn)，那么著色零件的色澤會(huì)不一樣，無(wú)法滿(mǎn)足質(zhì)量要求。為避免這類(lèi)問(wèn)題，許多汽車(chē)零件供應(yīng)商采用一種基于針閥式熱流道的順序開(kāi)關(guān)澆口的生產(chǎn)工藝，來(lái)徹底消除零件上的熔合線(xiàn)；在醫(yī)療領(lǐng)域里，人們對(duì)醫(yī)療用的塑料零件澆口質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，不可以有尖利凸起等，否則，在使用時(shí)會(huì)刺傷、扎傷皮膚，后果嚴(yán)重。在這種情況下，也只有依靠針閥式澆口流道系統(tǒng)來(lái)提高產(chǎn)品澆口質(zhì)量。針閥式澆口是通過(guò)閥針機(jī)械動(dòng)作來(lái)關(guān)閉的，因而不受澆口處塑料冷卻時(shí)間的限制，所以針閥式澆口流道系統(tǒng)有時(shí)可以大大縮短塑件生產(chǎn)成型周期。澆口尺寸也可以開(kāi)大一些，這對(duì)加工對(duì)剪切敏感的塑料很有好處。

針閥式澆口方法可以加工幾克重的小零件，也可以加工幾公斤重的大零件，各種工程塑料都可以用針閥式澆口加工生產(chǎn)零件。若在一套模具里有幾個(gè)澆口的情況下，如采用針閥式流道系統(tǒng)則可通過(guò)對(duì)各澆口開(kāi)關(guān)時(shí)間的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的熔合線(xiàn)位置的調(diào)整和控制；閥針的機(jī)械動(dòng)作裝置也可以采用液壓或壓縮氣體控制。用液壓方法閥針開(kāi)關(guān)動(dòng)作有力、控制準(zhǔn)確，但有可能在生產(chǎn)過(guò)程中弄臟塑料制件，因而在生產(chǎn)醫(yī)療用塑料制品時(shí)，必須采用壓縮氣體控制方法生產(chǎn)，以保證制品清潔。另外，閥針控制裝置的使用會(huì)增加模具定模與整體模具的高度，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和注塑機(jī)選擇時(shí)應(yīng)加以考慮，在安裝閥針控制裝置的模板上亦需設(shè)置冷卻水道。與熱尖式和澆套式熱流道系統(tǒng)應(yīng)用要求一樣，如果對(duì)針閥式澆口處溫度控制的不好，也會(huì)造成嚴(yán)重的生產(chǎn)困難。例如，如果澆口處溫度過(guò)高，塑料在開(kāi)模時(shí)有粘在閥針上的危險(xiǎn)；相反地如果澆口處溫度過(guò)低，澆口塑料過(guò)冷，造成閥式關(guān)閉困難等。另外，針閥式熱流道系統(tǒng)及閥針控制裝置本身設(shè)計(jì)制作不好，也會(huì)出現(xiàn)如在閥針后形成流動(dòng)死角，或在閥針與其他零件之間的滑動(dòng)配合面上發(fā)生溢料的現(xiàn)象等問(wèn)題。同理閥針制作不好，關(guān)閉動(dòng)作操作控制不當(dāng)，亦有損壞的嚴(yán)重后果。該類(lèi)針閥式熱流道系統(tǒng)有許多其他兩種類(lèi)型的熱流道系統(tǒng)不具備的優(yōu)點(diǎn)，但增加了模具的復(fù)雜性，在價(jià)格上比熱尖式和澆套式熱流道模具貴一些。

目前，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)熱流道技術(shù)已用于生產(chǎn)，但總體還不足10%，這個(gè)差距相當(dāng)巨大，這意味著這個(gè)行業(yè)有著相當(dāng)大的市場(chǎng)空間存在。在中國(guó)，雖然人們使用的塑膠產(chǎn)品種類(lèi)很多，如塑料桶類(lèi)、電視機(jī)殼、飲水機(jī)類(lèi)等常用塑料產(chǎn)品，采用傳統(tǒng)模具注射成型而成。通過(guò)比較，常規(guī)傳統(tǒng)沒(méi)采用熱流道模具成型產(chǎn)品模式經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下情況：充模困難，薄壁大制件容易變形，各個(gè)流道的原材料造成浪費(fèi)，多個(gè)模腔模具的注塑產(chǎn)品質(zhì)量也不一樣。而采用熱流道模具技術(shù)，則有一個(gè)比較完善的解決方案，其優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)約原材料，降低成本。②縮短成型周期，提高機(jī)器生產(chǎn)效率。③改善制品表面質(zhì)量和力學(xué)性能。④不必用三板式模具即可以使用點(diǎn)澆方式，提高自動(dòng)化程度。⑤可用針閥式澆口來(lái)控制澆口封凍。⑥多模腔模具的注塑產(chǎn)品質(zhì)量一致，同時(shí)提高注塑制品表面美觀度。雖然采用熱流道模具技術(shù)，有很多優(yōu)點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)調(diào)查，大部分廠家認(rèn)為熱流道模具價(jià)格較貴接受不了。目前，國(guó)內(nèi)有的廠家雖采用了一些國(guó)產(chǎn)的熱流道元件，但總體上采用率不到10%，與國(guó)外50%～80%遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

2.熱流道技術(shù)應(yīng)用與推廣的建議

（1）一些模具和注塑企業(yè)對(duì)熱流道技術(shù)都持有觀望的態(tài)度，甚至根本不了解它，這其中的很大部分原因在于熱流道供應(yīng)商的宣傳不夠，致使注塑企業(yè)沒(méi)有充分理解熱流道模具的優(yōu)勢(shì)。須不知，使用熱流道模具是幫助他們贏利，不僅能使他們的產(chǎn)品更加美觀，原材料得到節(jié)約，生產(chǎn)效率更高，而且還可以幫助其大幅度提高模具的使用壽命。因此，在將來(lái)，熱流道供應(yīng)商作為中間環(huán)節(jié)溝通橋梁的模具企業(yè)，還有大量的工作要做。

（2）熱流道模具技術(shù)普及知識(shí)。當(dāng)然，熱流道模具也有其不足之處：其設(shè)計(jì)的熱流道模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用較高；開(kāi)機(jī)需要一段時(shí)間后，工藝才會(huì)穩(wěn)定，造成開(kāi)價(jià)廢品較多；在使用過(guò)程中，出現(xiàn)熔體泄露，加熱元件故障時(shí)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度影響較大。對(duì)于這三個(gè)方面，使用時(shí)只要精心維護(hù)，通過(guò)采購(gòu)質(zhì)量上等的加熱元件、熱流道板及噴嘴，可以減少這些不利情況的出現(xiàn)。

對(duì)于適用熱流道模具的常用塑料，筆者跟蹤了多家國(guó)內(nèi)外注塑企業(yè)，并進(jìn)行熱流道裝配、調(diào)試全過(guò)程，其推薦的工藝參數(shù)參照如附表所示，在調(diào)試注塑產(chǎn)品過(guò)程中，發(fā)揮了重要作用，同時(shí)提高了工作效率。

常用塑料工藝參數(shù)表

（3）提供熱流道模具技術(shù)培訓(xùn)，讓客戶(hù)學(xué)會(huì)正確使用熱流道系統(tǒng)。目前，有很多模具企業(yè)和注塑企業(yè)購(gòu)買(mǎi)熱流道模具以后，由于使用方法不當(dāng)，常常會(huì)燒壞加熱元件，噴嘴嘴尖（Tip），甚至溫度控制器。如一些注塑企業(yè)在安裝和維護(hù)熱流道模具時(shí)，沒(méi)有采用專(zhuān)用工具，隨意拆卸噴嘴嘴尖，使用過(guò)程中，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，嚴(yán)重的現(xiàn)象還導(dǎo)致模具受損、注塑機(jī)停止工作等等，這樣一來(lái)，客戶(hù)就會(huì)誤認(rèn)為熱流道是一件不好的東西。2012年是國(guó)家提倡低碳、綠色制造倡導(dǎo)年，在中國(guó)，積極推廣熱流道技術(shù)，使注塑企業(yè)真正了解熱流道模具技術(shù)及應(yīng)用，發(fā)揮熱流道模具優(yōu)勢(shì)，勢(shì)在必行，也將為注塑企業(yè)作出巨大貢獻(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

撰寫(xiě)本文的目的，一是將筆者在熱流道模具應(yīng)用技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)方面進(jìn)行總結(jié)和積累，精益求精；二是通過(guò)熱流道技術(shù)交流，希望能給一些企業(yè)和愛(ài)好熱流道模具的朋友一些幫助，更大程度上為注塑企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。