何時(shí)應(yīng)考慮使用熱流道注塑成型

1、 何時(shí)應(yīng)考慮使用熱流道注塑成型 作者: Bob Meng (孟博), 模具CAE公司總裁 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(guó)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(guó)有人估計(jì)冷流道, 熱流道模具各占百分之五十. 有人則說(shuō)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(shuō), 至少可以看出如果冷,熱流道模具能夠長(zhǎng)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(lái)說(shuō), 一個(gè)最基本的問(wèn)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

2、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(jiǎn)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(lái)說(shuō)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(zhǎng), 涉及的環(huán)節(jié)較多, 所以就模具成本本身來(lái)說(shuō), 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(guò)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(lái)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(wàn)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(shuō)影響注塑成型周期(CYCLE TIME)最重要

3、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(zhǎng). 這經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致整體注塑成型周期加長(zhǎng). 相反地在熱流道模具上因不存在需要較長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)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(wèn)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)該是首選的模具類別. 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

4、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(jiǎn)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(zhǎng)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(gòu)置熱流道系統(tǒng)將原來(lái)的冷流道模具轉(zhuǎn)變成熱流道模具. 對(duì)于剛開(kāi)始學(xué)習(xí)使用熱流道模具的公司來(lái)說(shuō), 初始投資和費(fèi)用是比較大

5、的. 除購(gòu)買熱流道系統(tǒng)本身外, 還需購(gòu)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(gòu)置正常的熱流道系統(tǒng)外, 還經(jīng)常需要購(gòu)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

6、多熱流道模具的故障問(wèn)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(lái)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(lái)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(shuō), 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)

7、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(lái)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(wú)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)上講是唯一的選擇. 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(lái)冷流道無(wú)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

8、. 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(wú)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(lái)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

9、塑料制品的公司來(lái)說(shuō), 就應(yīng)該考慮開(kāi)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(zhǎng)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(guò)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)

10、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(wú)法實(shí)現(xiàn)的. 3. 澆口方向與開(kāi)模方向成一定或垂直角度 有時(shí)為避免將澆口開(kāi)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(kāi)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(kāi)澆口就比較好(見(jiàn)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(kāi)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(kāi)模動(dòng)作很難將過(guò)長(zhǎng)的冷流道及澆口從帶角度的方向拉出. 4澆口開(kāi)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

11、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(kāi)在零件內(nèi)側(cè). 當(dāng)零件深度過(guò)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(jiàn)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(lái)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(wú)一例外完全靠熱流道技術(shù)來(lái)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)14

12、4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(zhǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn). 通常的注塑成型都是將所有的澆口同時(shí)打開(kāi). 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(lái)打開(kāi)或關(guān)閉. 傳統(tǒng)的冷流道當(dāng)然無(wú)法提供對(duì)各個(gè)澆口進(jìn)行打開(kāi)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(kāi). 既先打開(kāi)噴嘴1, 溶體剛剛流過(guò)噴嘴2即將其打開(kāi), 當(dāng)溶體流過(guò)噴嘴3再將該噴嘴打開(kāi). 這樣一來(lái)在零件上就沒(méi)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(lái)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(guó)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