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怎样评估热流道喷嘴 |
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newmaker |
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当模塑商要为其产品生产选择适合的热流道喷嘴时，将如何来评估热流道喷嘴的可靠性呢？其实，方法很简单。首先需要对注塑成型过程中与之相关的每一个生产要素有一个清晰的了解。
在注塑成型过程中，很多因素都会影响到热流道喷嘴的选择。简单地说，会涉及以下因素：产品的设计、塑料原材料、产品的重量、循环周期、模具、流道、浇口（阀式或点式）、喷嘴、温度控制器和注塑机的性能等。当模塑商对这些因素有了准确的把握后，就可以将理论上的知识转化到实际应用中，为其生产选配合适的热流道喷嘴。当然，还非常有必要仔细地对比一下目前可供选择的热流道系统各自的优势和劣势。
首要因素
通常，在选择热流道系统前，首先要对以下10个生产要素具有充分的了解：第一，产品的设计。产品设计一般是最先完成的，而其最终的成型需要在热流道模具中完成。为了确保在成型过程中材料获得更好的流动性，以及在成型结束时产品的外表更光洁，出模更容易，必须在产品的结构设计上充分考虑这些因素。第二，塑料原材料。不同的塑料原料具有不同的加工变量，一般涉及流动速率（粘度），以及对加工温度的敏感性等。这些加工变量也会影响热流道系统的选择。第三，产品重量。产品重量是几盎司、几磅还是介于它们之间？总体而言，不同重量的产品，其对热流道的要求也完全不同。但无论是小的瓶坯，还是大的汽车保险杠，都可以很容易地设计出适合它们的热流道系统。第四，循环周期。
图1 该两点热流道板带有转换阀（transition plugs），以确保料流更平滑的流动
快速的生产循环意味着对喷嘴要求的提高，比如，喷嘴必须精确地传递热量，且必须耐用。当热流道系统的温度平衡性不好时，就会对产品的成型带来很大的影响。一般，早期生产的热流道系统，它们的温度平衡性往往不好，但目前开发的热流道系统基本都可以提供稳定的生产性能，其可靠性能也满足正常的生产要求。第五，模具。一般，与选配热流道系统有关的模具要素包括：型腔数是多少？加工什么样的材料？喷嘴分布距离如何？热流道供应商是否会提供将热流道系统有机联系在一起的、且带有电器插座的热半模？第六，流道。通常，人们习惯于将热流道成型称作“无流道”成型，这种说法多少有些不恰当，因为所谓的“无流道”成型并没有真正把流道去掉。实际上，热流道系统的使用避免了产生料把，从而既节省了原料，同时又省去了以往需要通过手工、机械手或其他方式来去除料把的工序。第七，浇口（点式或阀式）。对于点式浇口而言，为了在每个成型周期中保持良好的热平衡性，其热流嘴尖必须具有熔化物料和冷却封口的功能。而阀式浇口则采用机械的方法来封住浇口。第八，温度控制。一般，每个喷嘴必须与一个相对复杂的温度控制器相连接。该控制通常采用PID算法来保证将热量控制在精确的公差范围内。目前，这种控制方法已在生产中得到了广泛应用。在当前的市场范围中，这种控制性还在不断提高，而其价格却在下降。第九，注塑机的特性。一般，对注塑机的具体要求包括：必须能够安装给定尺寸的模具、提供足够的合模力、按循环时间的要求进行操作、塑化足够的物料、满足严格的温度控制要求，以及能够精确注射。第十，喷嘴。目前在北美市场，已有超过20家来自全球的热流道供应商。当一些供应商还在声称他们的产品可适用于任何应用时，大多数的供应商已经有远见地选择一个或者几个更小的领域进行重点推广。例如，可为针对小型医疗器具领域、提供包括喷嘴在内的热流道系统的供应商，他们可能不再关注诸如飞盘之类的产品领域，尽管其热流道系统在此领域也是可行的。未来，模塑商可能会通过工业分类表、展览目录、网站和同事推荐等方式来查询并选择供应商。喷嘴的类别多种多样，一般可按尺寸、温度分布、物理特性、所用材料（铜、钢等等）以及维修的难易程度和价格等进行区分。
图2 该喷嘴采用了一种正在申请专利的最新喷嘴设计，可显著地减少从喷嘴到模具的热量损失
有了上述基本认识后，模塑商就可以向热流道供应商了解其热流道是否能够很好地满足自己的成型需求。如果答案是肯定的，那么就需要做进一步的证实。这可以通过两种方式进行考量，一种是在一个使用了该热流道系统的相似应用中了解其应用效果，另一种方式是在热流道供应商的技术中心进行实际演示。尽管热流道供应商不可能对每种产品的应用都给出全面的评估，但由于多数产品的成型具有相似的要求，因此实验室的验证基本可以满足所有的要求。
当前的喷嘴技术
一些热流道系统的问题在于，通过喷嘴的热量损失通常高达40%。当加热器使位于喷嘴中部的树脂处于过热状态，或者热量绕过边缘传递到模具中时，物料就可能因过热而降解。
目前Volastic公司设计开发了一种新的喷嘴，正在申报专利技术，据说它能显著地减少这种典型的、从喷嘴到模具的热量损失。利用一种导热性硬质合金片，使得喷嘴轴得以延伸，从而可以直接将热量从加热器传递到喷嘴的端部。为确保温度的准确性，加热器由一个单独的热电偶控制。这种喷嘴设计为加工敏感性材料（如30%玻纤增强尼龙）提供了精确和更低的成型温度，从而可以避免生产中物料降解，并提高产品质量。除加热器和热电偶外，这种喷嘴可采用4种不同的材料制造，这些材料的功能与铍铜等知名的导热性材料相似。
Volastic公司还在热流道板和加热器的设计上避免了内部拐弯的尖角，并组合了易弯曲的镍加热丝和铸造转换阀（cast transition plugs）。该公司试图通过这种做法来提高其热流道系统在合金材料、高温应用和窄的操作窗口等方面的应用极限，同时加热器的使用寿命也因此而显著提高。(end)
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(7/17/2009) |
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