模具的热流道技术

模具的热流道技术

文章介绍了热流道模具的基本原理，组成，基本特点，关键技术，概述了热流道模具在使用过程中的优缺点，展望了热流道模具系统的发展趋势。

标签：热流道；成型；模具

1 引言

在过去的近半个世纪，热流道系统以得天独厚的优势赢得了注塑商们的宠爱，他们凭借着热流道技术实现了对各种通用树脂和特种树脂的注塑成型，然而人们对产品的美观要求是越来越高，注塑产品的浇口质量越发变得重要，与此同时，随着市场竞争的激烈，使塑料产品生产商们在提高产品质量的同时进行更快的换色，所有这些都决定了客户对热流道的广泛需求[1]。

热流道模具技术通过加热的方法使注塑模具的流道和浇口材料保持在熔融状态，是应用在塑料注塑模浇注流道系统的一种非常先进无流道凝料浇注技术。它在流到的周围或者流道的中心安装有加热装置，从而使整个流道从注塑机喷嘴到模具的浇口都在一定的温度状态，让流道中的塑料一直处于熔融的状态，从这个方面来看，热流道系统是注塑机喷嘴的一种延伸，它无需在停机后从流道中取出凝料，下次注塑时只需加热流道到所需温度即可[2]，热流道系统如图1。

随着热流道注塑模具技术的不断发展，到90年代，热流道模具在美国已占40%以上，在是在大型的注塑件模具中更是超过了90%。目前，Mold masters公司，DME公司，Husky公司，INCOE公司，Synventive公司等都在积极的研发和推广先进的热流道系统。随着塑料工业的飞速发展，热流道技术也正不断改善和加快其推广使用[3]，在我国，这一技术在最近的十多年也得到了真正推广，随着中国的模具逐渐由国内走向国外，出口到一些欧美国家，热流道模具在中国逐渐推广[4]。

热流道技术是应用于塑料模具的一种非常先进技术，是目前注塑工艺发展的一个热点方向。一般是有加热器进行供热，保证注塑机喷嘴出口到送往浇口的物料整个流道始终处于熔融状态，从而可以成型密度一致的塑料零件，不受所有的流道、飞边和浇口的影响，热流道工艺有时称为热集流管系统，或者称为无流道系统[5]。

2 热流道系统的基本特点

2.1 节约原材料、降低制品成本是热流道模具最显著的特点

热流道模具与普通流道模具相比，具有高的注塑效率高、好的成型塑件质量以及节省原料等优点，制品注塑后不需人工来修剪浇口，几乎不产生废料，可节约非常多的原材料，既省工作量又省时间还能节约能耗成本[6]。

2.2 产品的质量得到提高

热流道系统内的塑料溶体温度不宜下降，温度保持恒定，不需要像冷流道，以提高注射温度来补偿塑料溶体温度的下降。另外注射料中不要掺入经过重复注塑的浇口废料，因此产品的质量可得到改善。一般情况下，由于热浇口有利于压力传递，因此在一定程度上减少了补料而造成的不合格制品。

2.3 注塑成型的周期得到缩短，机器效率得到提高

塑料制品经过热流道模具成型后，不要切除浇口，产品实现自动分离；它与普通流道相比，很大程度上缩短了开合模的行程，可以实现简短的注塑成型周期，提高效率，更利于自动化生产的实现。

2.4 可注塑的树脂多

它可以实现聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等常用塑料的成型，也能用于PVC、POM、PA等难注塑材料的成型。

2.5 多模腔模具的注塑件质量一致。

对于多腔模具或多进料点模具，可采用流道来平衡注塑压力，另外可控制喷嘴和调控温度实现冲模平衡，由于热流道系统可对浇口进行精准的控制，从而可在多腔模具中注塑出质量差不多的制品。

3 热流道系统的组成

3.1 热流道分流板

分流板一般分为标准和非标准两大类，其结构主要由型腔在模具上的分布情况、喷嘴排列及交口位置来决定。材料通常采用P20和H13。其主要任务是将熔体从主流道送入各个单独的喷嘴，在熔体传送过程中，熔体的压力降应尽可能减小，并不允许材料降解。除了一字型以外，常用热流道板还有Y型，H型、X 型。

3.2 智能温度控制器

温控器主要包括标准主箱、电缆、连接器和连接公母插座等。可提供多功能和可靠的温度和时序控制，另外可实时监控加热器的工作状态，有PID控制和PIDD两种控制方式，其中PIDD控制可达到±0.5℃的温控精度。

3.3 热流道加热元件

加热元件是热流道系统的组成部分，主要有棒、圈式加热器、管式加热器以

及螺旋加热器等。他们的使用寿命、加热效率都会影响热流道系统正常工作。

3.4 热流道喷嘴

喷嘴是热流道系统的核心部件，按其结构的不同可分为浇套式，热尖式、针阀式三种。其中，较为先进的是针阀式喷嘴，针阀式热流道系统的结构如图2所示。

4 热流道模具的缺点

4.1 模具成本提高

热流道系统元件价格比较昂贵，结构相对复杂，加工成本大幅度提高，有时热流道系统的成本超出冷流道系统成本很多，如果产品生产量小，选用热流道系统的话就会不划算，因此热流道系统价格贵，是影响热流道技术推广的主要障碍。

4.2 热流道模具要求高

由于热流道系统技术是一种新兴技术，涉及了较多的学科，如电子学，模具材料，加热材料，热有限元分析等，所以，不但热流道模具需要精密加工机械作保证，而且还要严格控制热流道系统与模具的集成与配合，还要考虑到制作过程中会产生的一系列问题，导致产品质量下降，甚至还会中断热流道元件生产。

4.3 维护成本提高，操作维修复杂

与冷流道模具相比，热流道模具操作维修复杂，如使用操作不当，将会造成热流道零件的损坏，中断正常的生产，造成经济的亏损。如果热流道一旦出現故障，就必须停机清洗，检修，维护。5 热流道模具的关键技术

5.1 塑料温度的控制

塑料温度的控制是很关键的，生产过程中出现许多的加工产品质量的问题直接来源于塑料的温度控制的不佳[7]。温控直接关系到成型产品的质量和稳定性，是成功应用热流道模具最重要的技术因素，因此需要对热流道系统进行加热和散热的分析[8]。

5.2 塑料流动的控制

塑料在热流道系统中要保持流动平衡，浇口要使塑料进行同步或异步填充。流动控制不好则会出现保压不当，飞边等质量问题。目前，世界上已经有了专门帮助用户进行最佳流道设计的CAE软件如MOLDCAE，使用此软件，能极大地提高流体分析的质量和效率。

6 热流道系统的发展动向和新挑战