宁波蓝天设计学院：UG模具设计热流道介绍

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作者：宁波蓝天电脑培训学校，时间：20181204

热流道起源和现状
　热流道系统(hot runner systems)起源于注塑工业中的无流道系统，作为一项先进的塑料注塑加工技术，在西方发达国家的普及使用可以追溯到上个世纪的中期甚至更早。热流道具有许多优点，因此，在国外发展比较快，许多塑胶模具厂所生产的模具50%以上采用了热流道技术，部分模具厂甚至达到80%以上。在中国，这一技术在近十年才真正得以全面推广和应用，随着模具行业的不断发展，热流道在塑胶模具中运用的比例也逐步提高，但总体上还未达到国外热流道模具的比例。
　　近年来，热流道技术在中国的逐渐推广，这很大程度上是由于我国模具向欧美公司的出口量快速发展带来的。在欧美国家，注塑生产已经依赖于热流道技术。可以这样说，没有使用热流道技术的模具现在已经很难出口，这也造成了很多模具厂家对于热流道技术意识上的转变。
　　热流道的原理
　　冷流道是指模具入口与产品浇口之间的部分。塑料在流道内靠注塑压力和其本身的热量保持流动状态，流道作为成型物料的一部分，但并不属于产品。所以在我们设计模具的时候既要考虑填充效果，又要考虑怎样通过缩短、缩小流道来节省材料，理想情况是这样，但实际应用中则很难达到两全其美。
　　热流道又称无流道是指在每次注射完毕后流道中的塑料不凝固，塑胶产品脱模时就不必将流道中的水口脱出。由于流道中的塑料没有凝固，所以在下一次注射的时候流道仍然畅通。简要言之，热流道就是注塑机喷嘴的延伸。
　　热流道模具的特点
　　为什么会有这种热流道技术出现呢?热流道技术又能够带给我们哪些好处呢?熟悉注塑工艺的工程人员都知道，常规注塑成型经常会有以下不利因素的出现：
　　a. 填充困难;b. 薄壁大制件容易变形;c. 浇道原材料的浪费;d. 多模腔模具的注塑件质量不一等。
　　热流道技术的出现，则给这些问题提供了比较完善的解决方案，一般来讲，采用热流道有以下的好处：
　　■ 缩短制件成型周期
　　因没有浇道系统冷却时间的限制，制件成型固化后便可及时顶出。许多用热流道模具生产的薄壁小零件成型周期可在5秒钟以下。
　　■ 节省塑料原料
　　在全热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产费料。这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。事实上，国际上主要的热流道生产厂商均在世界上石油及塑料原料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。因为热流道技术是减少废料降低原材料费用的有效途径。
　　■ 减少废品，提高产品质量
　　在热流道模具成型过程中，塑料熔体温度在流道系统里得到准确地控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔，其结果是品质一致的零件。热流道成型的零件浇口质量好，脱模后残余应力低，零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。
　　■ 消除后续工序，有利于生产自动化
　　制件经热流道模具成型后即为成品，无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序，有利于生产自动化。国内外很多产品生产厂家均将热流道与自动化结合起来以大幅度地提高生产效率。
　　■ 扩大注塑成型工艺应用范围
　　许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如PET预成型制造、在模具中多色共注、多种材料共注工艺、STACK MOLD等。
　　尽管与冷流道模具相比，热流道模具有许多显著的优点，但模具用户也需要了解热流道模具的缺点。概括起来有以下几点：
　　▲ 模具成本上升
（更多塑胶资料来塑胶21网（www.plas21.com）具成本比例高，经济上不划算。对许多发展中国家的模具用户，热流道系统价格贵是影响热流道模具广泛使用的主要问题之一。
　　▲ 热流道模具制作工艺设备要求高
　　热流道模具需要精密加工机械作保证。热流道系统与模具的集成与配合要求极为严格，否则模具在生产过程中会出现很多严重问题。
　　▲ 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。如使用操作不当极易损坏热流道零件，使生产无法进行，造成巨大经济损失。对于热流道模具的新用户，需要较长时间来积累使用经验。（更多塑胶资料来塑胶21网（www.plas21.com）

热流道系统

热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和附件等几部分组成。热喷嘴一般包括热尖式、浇套式及阀针式三大类型。

分流板在一模多腔或者多点进料、单点进料但料位偏置时采用，材料通常采用P20或H13，一般分为标准和非标准两大类，其结构形式主要由型腔在模具上的分布情况、喷嘴排列及浇口位置来决定。温控箱包括主机、电缆、连接器和接线插座等。热流道附件通常包括加热器和热电偶、流道密封圈、接插件及接线盒等。
随着热流道技术在中国日渐火热，其元件呈现出以下几个主要发展趋势。
1 零件小型化，可以实现小型产品一模多腔和大型制品多浇口冲模。通过缩小喷嘴空间，可在模具上配置更多型腔，提高产量和注塑机利用率。
2 零件标准化，有利于减少设计工作的重复和降低模具造价，并且便于易损零件的更换和维修，满足用户模具设计和制造周期越来越短的要求。
3 压力分布、温度分布和密封设计的整体可靠性提高。
4 温控系统精确化，防止树脂过热降解和产品性能降低。
5 提高喷嘴和热流道的耐磨性以及用于敏感材料成型。
热流道模具技术的优缺点
在生产运营的具体实践中，热流道模具与冷流道模具相比，具备以下优点：
1 当产品的壁厚较薄时，确保熔体能充分到达远离浇口的部分，大幅减小产品变形程度，提高制品表面品质及表面美观度、一致性。
2 流道内压力损耗小，熔体流动性好，密度容易均匀，避免注塑件产生飞边、尺寸不稳定和色差等缺陷，改善制品表面品质。
3 全部或大部分消除流道，不必用三板式模具即可使用点浇口，不需人工剪切浇口，无需再粉碎，提高了物料的利用率，节省原材料。
4 消除了废料带来的附加热量，模具的冷却周期仅为产品的冷却时间，缩短了加工周期，提高机器效率。
5 热流道均为自动切断浇口，可用针阀式浇口控制浇口封冻，改善浇口外观，提高了自动化作业程度。
6 精确控制熔体塑胶温度，消除了材料的降解，使保压时间更合理，多模腔模具的注塑件品质一致，降低产品内应力，改善力学性能，减少废品。
但是，每一项技术都会有自身的缺点存在，热流道技术也不例外：
1 模具结构复杂，制作工艺设备要求高，模具成本大幅增高。
2 需要开机一段时间之后，工艺才会稳定，造成开机废品较多。
3 生产维护的技术要求高，与冷流道模具相比，热流道模具操作维修复杂。如操作不当极易损坏热流道零件，一旦出现熔体泄露、加热元件故障，对产品品质和生产进度会带来较大影响。
通过正确的生产运营维护、并选购品质上乘的加热元件、热流道板以及喷嘴，可以减少上面第3项不利情况的出现。
热流道供应商的选择
模具制造公司和模具用户应具备良好的与热流道相关的技术知识，并选择好热流道供应商，才能保证后续注塑生产过程的顺利，并提高产品品质。（更多塑胶资料来塑胶21网（www.plas21.com）
选购时要重点考察两个基本方面：一是该热流道供应商生产的热流道组件的品种数量与品质。因为在注塑成型加工中，热流道系统与热流道模具是处在高温和高压动负荷状态下工作的，而且注塑成型加工主要应用于大批量制件生产，一旦因元件失效而导致任何停产现象，经济损失相当严重。因此，有必要深入了解考察热流道供应商生产的热流道组件的品质和应用历史。二是该热流道供应商在模具用户所在地区的技术支援与售后服务体制。要考虑万一热流道出现任何问题，能否得到及时有效的技术支持与售后服务。

系统的生产运营维护
1. 热流道系统的开关机操作
(1)准备
模具工连接模具的动模、定模和热半模冷却水路，如对动模、定模两侧模温要求不同，则必须连接单独的回圈水路;如对产品外观品质要求高的，建议最好将动、定模两侧的模温单独连接：如热半模侧热流道加热产生的热量较多时，可把其冷却水路单独连接;如热半模侧热流道加热产生的热量被范本吸收或传递散失较多，可接合适温度的模温水以补偿热量损失。
热流道与温控器之间的加热电缆线连接,应按照插头的标志正确连接，并把插头锁扣扣好以防松动。比如把加热输出电缆线与感温电缆线反接会导致全部热电偶烧毁即开路。装好模具后先把注塑机螺杆温度升到所需的设定温度，同时也把模温机打开加热，使模具温度升高到生产时所需的设定温度，之后再加热热流道系统至塑胶的工作温度。
需要注意的是，新模的热流道升到设定温度后，需等约5至10分钟(确保加热均匀)，如原料中含有玻纤，需更长时间(约10至15分钟)，这是因为钨钢嘴尖的传热较差。
(2)开机
先查清上次试模时所使用的是何种原料，把注塑机螺杆及射嘴温度调整至该原料在熔融状态时的温度，针对该料选用一种合适的塑胶原料清洗螺杆。
如生产的塑胶中含有LCP + 30%玻纤时，可用纯的 LCP料(不含玻纤的)来清洗热流道;开模之后空射，此时应看到各个出胶口的出胶都很顺畅;当发现某支或某几支热嘴不出料时，分以下两种情况：
浇口有冷料，可用热风枪烘烤使冷料熔融，然后关上安全门重新射胶;
如仍有某支热嘴不出料，根据热嘴位置示意图找出该嘴编号，对应把该支嘴的温度在原值基础上再升高10~20℃之后立即空射(不要超过3次)，待出胶通畅之后立刻降温到生产温度，可合模试打产品即可解决问题;此时如仍有浇口被堵，则需立即停止生产，下模拆下堵胶的热嘴清胶或通知供应商处理。
(3)停机等候
立刻用纯的 LCP 料清洗热流道内的胶料，这样可以保持热流道里面和热嘴头部残留料，在整个生产过程中都是流动性相对较好的LCP料，同时确保下次试模或生产的顺利。因机器故障或其他原因，超过5分钟，需把热流道设在保温状态250℃;若超过10分钟，则设为120℃。
(4)原料更换颜色
清理料筒，用原料清理螺杆，直至旧颜色完全清出，检查机器喷嘴与热流道浇口是否有旧色残留，打开模仁，把喷嘴前的塑胶清出。
(5)停机修模
在把热流道与模仁分离前，必须确认热流道加热输出已关闭，确保热嘴温度已冷却至室温(< 60℃);如原料中含有玻纤，用不带玻纤的原料把原含玻纤的料清出，否则下次加热时玻纤材料可能会炭化。（更多塑胶资料来塑胶21网（www.plas21.com）

　2. 热流道安装注意：
(1).摆好模具，放平上模，用风枪清理所有孔位及模板。
(2).检查各孔位尺寸，重点检查深度。清除模板上的毛刺。同时查看锁分流板的螺孔，及中心钉和防转销孔是否完成加工。这个地方第一次做热流道模具的师傅经常会漏做。
(3).将热咀封胶位和上台阶位这两个与模具配合的部位扫红丹。
(4).将热咀试装，然后拆出检查封胶位1是否擦到红丹，台阶位2是否碰到模具。如果没有，停止安装，检查误差原因进行调整。确保配合紧密不漏料。此过程注意不要碰伤咀尖。
(5).将热咀全部装好，同时装好中心垫、中心销、防转销。并在其平面上扫红丹。
(6).检查咀平面及中心垫高度，误差控制在0.05mm以内。
(7).试装分流板。注意正式装分流板时不要漏装热咀密封圈。
(8).检查分流板与热咀的配合，保证全部碰到红丹，确保不漏胶。
(9).整理热咀走线，做到整齐美观，并将线路每组按顺序编号。将线接入插痤。
(10).将分流板正式装入，锁紧分流板固定螺丝(注意一定要锁平衡，保持分流板的四角高度一致)，控制分流板介子高于周边模框平面0.10-0.15mm，然后在分流板介子上扫红丹。
(11).将码模板试装，检查平面是否碰到介子红丹，确保模板压住分流板介子。
(12).锁紧模具，将模具立起，从分型面检查浇口与咀尖的配合是否达到要求。要做到咀尖低于浇口面0.1-0.2mm，咀尖不能偏心。用万用表仔细检测每组电路，做到无短路、断路、漏电等，各组线路对应无误，确保所有电路正常。
(13.)接好温控器进行试加温，第一次加温应在100度以内保持十分钟进行预热除湿，保护加热器。然后加温到需要的温度，正常的话即可安排吊装模具试模。
3. 热流道的保养
(1) 定期检查热流道各连接线路、电线保护套管或电线外皮是否有老化、破损、压伤等问题，如有及时处理(换新的保护套管、用电胶布妥善包紮、剪掉压伤处之后重新连接)。
(2) 检查热嘴、分流板有无变形，如有则应及时通知供应商处理;检查有无生锈，如有则需认真检查水路堵头是否松动或水路破裂等，并及时处理。
(3) 在生产一段时间之后，需要停放时间较长的模具，必须做好防锈和除锈工作。

　　4. 常见故障排查
热流道发生故障，只能由专职机修技术员维修。
(1)不加温
检查线缆是否接驳妥当;
检查模具热流道热电偶是否开路;
检查线缆有无破损对地短路;
检查模具热流道加热器是否对地短路;
检查模具是否漏水漏油，如果是因模具漏水问题，把所有区温度设定在100℃以内加热直到把水分蒸干，开机重启即可;
确认设定温度已调整好(高于室温)。
当查出故障原因及解决问题后，再次重新开机即可。
(2)温度不稳定，忽高忽低
检查模具热流道热电偶是否正常;如仍不稳定，检查热流道热电偶不同区是否反接。
(3)温度无法升到设定温度
热流道模具过冷，因水路冷却效果好，带走的热量过多。
(4)加热时温度反而下降
模具热流道该区热电偶反接。
(5)加热温度不受控，持续加热
检查模具热流道热电偶是否正常;接触器是否卡死。
(6)萤幕显示混乱
显示字母或数位不完整，但加温正常，显示板连接软线排松脱，重新将其接好。
(7)开机萤幕无显示
检查三相电源，是否接驳妥当，开关是否打开;检查温控箱电源板供电是否正常。
(8)喷嘴堵塞和产品缺料
应做好生产中的正确维护，防止回料中的金属屑堵塞喷嘴;保持中央供料系统的中央筛检程式正常运转，可以过滤回料中直径大于1mm的金属屑，而注塑机上料筒中的磁力架则可起到过滤铁屑的作用。