熱流道模具(jù)技術雖然在模具製造業較發達的歐美國家有幾(jǐ)十年的發展應用曆史, 但傳統的冷熱流道模具至(zhì)今仍占有很大的(de)比例. 如在美國有人估計冷流道, 熱流道模具各占百分之五十. 有人則(zé)說熱流道模具(jù)占百分之六十, 冷流道模具占百分之四(sì)十. 哪個數字(zì)更為準確且先不說, 至少可以看(kàn)出如果冷,熱流道模(mó)具能夠(gòu)長期共存, 就一定有各自存在的道理和應用(yòng)特點. 然而(ér)對於模具用戶及塑料製(zhì)品注塑加工生產商來說, 一個(gè)最基本的問題就是何時應考慮使用熱流道注(zhù)塑成型, 何時應考慮使(shǐ)用傳統的冷流道(dào)模具成型.
在(zài)論證(zhèng)是否使用冷流道或熱流道模具成型時, 主要考慮兩(liǎng)方麵(miàn)的因素, 一是經(jīng)濟成(chéng)本(běn)方麵上的因素(sù), 二是技術要求方麵(miàn)上的因素. 下(xià)麵先較為簡略地(dì)談論經濟成本的考慮, 再討論技術方麵上的考慮, 最後介紹熱流(liú)道技術的典型應用領域.
一 選擇冷流道或熱流道模具種類時經濟上的考慮
一般(bān)來說熱流道模具的生產設計(jì)製造周期要比冷流道模具長, 涉(shè)及的環節較多, 所以就模具成本本身來說, 熱流道模具要貴很多. 熱流道模具在經濟上的優越性主要是通過減小和消除生產廢料及實現注塑(sù)成(chéng)型生(shēng)產自動化來實現的.
如果塑料(liào)製品產量要求非常大(如產量(liàng)要求在數百萬件上)且生產率要求高, 應用熱流道就非常有優越性. 一(yī)般地說影響注塑成型周期(CYCLE TIME)最重要的一個因(yīn)素就是塑料製品的冷卻(què)固化時間(COOLING TIME). 在冷流道模具上(shàng), 因流道係統的橫截麵尺寸往往比塑料製品壁厚大, 因此(cǐ)其冷卻時間就較長. 這經常會導(dǎo)致整體注塑成型周期加長. 相(xiàng)反地在(zài)熱流道模具上因不存在(zài)需要較長冷卻時間的冷流道, 所以注塑成型周期可顯著地得以降低. 另外用冷流道(dào)模具成型長長需要二次加工操作如修剪澆(jiāo)口, 回收流道係統廢料等. 應用熱流道模具就可避免二次加工操作等問題, 實現注塑(sù)成型生產自動化. 對於塑料原料價格昂貴, 製品產量要求大(dà)且不準許用回收料加工的項目, 熱流道模具就應該是首選的模具類別.
在塑料製品產量小的情況下, 模具成本在塑(sù)料(liào)製品的價格中所占的比例就比較高, 這時候選用冷流道模具經濟上(shàng)就比較劃算(suàn), 模具交貨(huò)期短, 使用維護都相(xiàng)對(duì)簡單. 因(yīn)熱(rè)流道元器件貴, 且熱流道(dào)模具生產設計製造周期與冷流道模具相比要(yào)長很多, 所以對要求短,平,快的注塑成型項目, 從經濟成(chéng)本上(shàng)講, 就不適(shì)合選用熱流道模具加(jiā)工(gōng)成型, 而(ér)用考慮冷流道模具.
很(hěn)多(duō)模具公(gōng)司亦將冷,熱流道模具結合使用. 如(rú)在製做一(yī)個貴重的熱流道模具之前, 先做一個較為(wéi)經濟的冷流道模具進行小批量的塑(sù)料(liào)製品生(shēng)產, 進行生(shēng)產方案的研究論證以及檢測塑料製品的使用特性等. 取得經驗後再根據需要購置熱流道係統將原(yuán)來的冷流道模(mó)具(jù)轉變(biàn)成熱流道模具.
對於剛開始學習使(shǐ)用熱流道模具的(de)公司來說, 初始投資和費(fèi)用是(shì)比較大的(de). 除購(gòu)買熱流道係統本身外, 還需購置溫度控製(zhì)器. 因為熱流(liú)道模具要消耗大量的(de)電力, 電費會因此大幅度增(zēng)加. 對於電力資源緊張的地區, 這就是一(yī)個重要的經濟成本因素. 用戶對(duì)熱流道使用技術的掌握很關鍵, 人員的充分培訓也是一筆支出.
與冷流道模具相比, 熱流道模具更容易出現各種生產故障. 熱(rè)流道(dào)模具的使用與維護比較複雜. 熱流道元器件(jiàn)是處在高溫和高壓(yā)動負荷狀態下工作的, 導致其失效的因素很多。很多熱流道元器件亦(yì)是易磨易損件, 需定期更換. 所以熱流道用戶在購置正常的熱流道係統外, 還經常(cháng)需要購買備用元器件. 這都會增加額外的熱流道模(mó)具的使用成本. 而冷流道(dào)模具出現故障的機會(huì)就少得多. 對於很多熱(rè)流道模具的故障問題, 還常(cháng)常需要熱流道供應商派出技術服務(wù)人員幫助才能順利解決. 而這些技術服務經常都是收費的服務(wù), 都會增加使用熱流道模具成本. 同時塑料注塑加工的經濟效益主要是靠不停頓地大量(liàng)生產來保障(zhàng)的, 所以一旦有停產故(gù)障, 經濟損失(shī)是很大的. 因此在進行注塑加工成本核算來決定是采用冷流道還是熱流道模具時, 必須考慮熱流道模具停產故障是否可以順利解決這個因素.
由以上的(de)討論可以看出, 決定是否采用熱流道模具的(de)經濟成本(běn)因素是有很多方麵的. 要全麵綜合考慮. 概況地說, 對於批量生產要求大, 塑料原料價格貴的項目及技術經驗豐富的公司(sī)應考(kǎo)慮使用熱流道模(mó)具. 在另(lìng)一方麵對生(shēng)產批量小, 用(yòng)戶(hù)技(jì)術經(jīng)驗不夠豐富, 產品質量要求一般的項目, 使用傳統的冷流(liú)道模具就(jiù)比較經濟劃算.
二 決定是否選(xuǎn)擇熱流道模具時技術上的考慮
注塑加工象任何其它經濟活動一樣, 經濟效益當然是最重要的目標. 但同時應看到技術上的要求(qiú)亦非常重(chóng)要. 因為對很多(duō), 尤其是近年來出現的各(gè)種新型注塑成型工(gōng)藝, 用傳統的冷流道模(mó)具(jù)在技術上是無法實現的. 在這種(zhǒng)情況下, 雖(suī)然采用熱流道模具價(jià)格成本比(bǐ)較高,但從技術上講是唯一的(de)選擇. 同(tóng)時, 熱流道技術亦將傳(chuán)統的注塑加工工藝提高到一個新的高(gāo)度. 應用熱流道技術後, 模具設計更加靈活多樣. 用原來冷流(liú)道無法做到的設計方案, 現在都能實現(xiàn)了. 下麵將較為詳細地介紹熱流道技術的若幹典型應用.
三 必須采用熱流(liú)道技術(shù)的典型應用項目
熱流道技術的應用範圍是很豐富廣泛的(de). 在如下所(suǒ)討論(lùn)的(de)應用(yòng)項目裏尤(yóu)其需要(yào)采用熱流道技術. 傳統的冷流道(dào)模具是無法實現這些注塑加工成型的(de).
1.品質要求嚴格的塑料(liào)注塑製品如醫用塑件
對於很(hěn)多(duō)的醫用塑料注塑製品, 一個最基本的要求就(jiù)是不準許有澆口痕(GATE VESTAGE). 因澆口痕可能會劃破醫護人員的手套和皮膚(fū), 造成疾病(bìng)傳染等. 解(jiě)決辦法就是采用熱(rè)流道技術裏(lǐ)的閥式澆口(VALVE GATE)成型方法, 徹底(dǐ)削除澆口痕. 近年來在總體上講塑料製品加工業不夠景氣, 但醫用塑(sù)料注塑製品加工卻一支獨秀. 且多采用熱流道閥式澆口模(mó)具成(chéng)型. 對於準備生(shēng)產高質量醫用塑料製品的公(gōng)司來說, 就應該考慮開發(fā)熱流道成型技術.
2.多種塑料, 多種顏色共注工藝(CO-INJECTION)
傳統(tǒng)的注(zhù)塑成型是在一套模具上每次成型一種塑料或顏色. 這時可以用冷流道, 或熱流道模具. 但若要實現(xiàn)多種塑料或多(duō)種顏色共注, 就必須采用(yòng)熱流道技術(shù). 目前(qián)采用熱流道(dào)用多種塑料, 多種顏色共注加工的(de)零件是(shì)很多的. 如先進的長期保鮮飲料瓶, 啤酒瓶(píng), 就是采用夾心結構(gòu)用兩種塑料通過熱流道多種塑料共注加工製成的. 既少量(liàng)的隔(gé)氧保鮮塑料夾在較便宜的外層塑(sù)料(liào)裏.
在汽車製造業, 由多種顏色(如紅,橙,透明色)構成的整(zhěng)體前(qián)後車燈目前極為流行, 這也必須在(zài)同一模具(jù)上安裝多個熱流道係統. 即用一個熱流道係統注射紅色, 另一個(gè)熱流道(dào)注射橙色, 下一個熱流道係統注射透明色等. 顯然用(yòng)傳統的冷流道模具是(shì)無法實現的.
3. 澆口(kǒu)方向與開模方向(xiàng)成一定或垂直角度
有時(shí)為避免將澆口開在零件正麵影響美觀和使(shǐ)用等(děng), 經常需要將澆口放在零(líng)件側麵. 這時候如果使澆(jiāo)口方向與開模(mó)方向一致的話, 澆口(kǒu)處的模具強度就會很弱. 以垂直零件側麵(miàn)的角度開澆(jiāo)口就比較好(見圖1). 如汽車(chē)上的一些形狀複雜的大形零件經常會(huì)有這種將澆口方向與開(kāi)模方向成一定(dìng)角度的(de)需要. 這(zhè)時隻有使用熱流道才能做到. 因由開模動作很難將過(guò)長的冷流道及澆口從帶角度(dù)的方向拉(lā)出.
4.澆口開在深形零件內側
有些工業產品對外觀要求極其嚴格, 在使用(yòng)十不許暴露任何澆口痕跡, 小的此類零(líng)件如化妝品口紅筆蓋, 大到汽車內飾零件. 這時候就需要將澆口(kǒu)開在零件內側. 當(dāng)零(líng)件深度過(guò)大的時候就不可能用冷流道澆口, 而隻能(néng)使(shǐ)用熱流道噴嘴伸進(jìn)零件內側注塑成型(參見圖2).
5.多層模(mó)具(STACK MOLD)
一種增加(jiā)產量又(yòu)不增加注塑(sù)機噸位的辦法就是(shì)使用多層模具. 即模具上有多個分模(mó)麵. 這種模具是完全靠熱流道係統來實(shí)現的(圖3).
6.預成(chéng)型瓶(píng)胚(如PET瓶胚)的製作
日常生活中人們大量使用的飲料瓶(píng)都由用注塑方法先生產PET預成型瓶胚, 再由吹塑方法(fǎ)製成工飲料瓶. PET預成型瓶胚的生產無一例外完(wán)全靠熱流道技術來實現的.目前世界上最大PET預成(chéng)型瓶胚模(mó)具(jù)一次可(kě)生(shēng)產144個瓶(píng)胚(pēi).
7.需(xū)對多澆口(kǒu)進料進行分別控製(zhì)的項目
有些較大尺寸的零件需(xū)要多點(多澆(jiāo)口)進料才能成型. 但采用多澆口後在零件上就長會出現(xiàn)嚴重影響美觀的溶(róng)合線. 為徹底消除這些溶合線, 就(jiù)可采用閥式澆口(kǒu)熱流道技術來實現(xiàn). 通常的注塑成型都是將所有的澆(jiāo)口同時打開. 而為消除零件上(shàng)的溶合線, 就需要將不同的澆口根據充模情況(kuàng)來打(dǎ)開或關閉. 傳統的冷流道當然無法提供對各個澆口進行打開或關閉的分別控製. 這隻有依賴熱流道技術. 如在圖4 中為消除由多澆口產生的溶合線, 就(jiù)可將(jiāng)3個澆口分別控製順序打開. 既先打開噴嘴1, 溶體剛剛流過噴嘴2即將其打(dǎ)開(kāi), 當溶(róng)體流過噴嘴3再將該噴嘴打開. 這樣(yàng)一來在零件上就沒有由使用多澆口產生的溶合線了.
8. 要大批量自動化生產的項目
冷流道模具因在使用時總會有(yǒu)需要回收加工(gōng)的(de)冷流道材料, 所以很難與自動化技術結合起(qǐ)來進行大批量自動化生產. 若(ruò)要大幅度提高生產率就應考慮采用熱流道(dào)技術. 如在國際上的(de)各重包(bāo)裝業, 如食品(pǐn)包裝盒和塑料瓶蓋(gài)等, 塑料製品消耗量巨大. 這些塑料食(shí)品包裝盒和塑料瓶蓋都采用熱流道模具進行快速大批量自動化生產. 對於很多薄壁製件, 零(líng)件(jiàn)本身在模具中所需冷卻時間很短, 這時采(cǎi)用(yòng)熱流道閥式澆口就可消除費時(shí)的澆道及(jí)澆口(kǒu)的冷卻時間, 從而可大量加快生產速度.
四 小結
本篇討論了在選擇(zé)使用冷流道, 還是熱流道加工需要注意考慮的經濟與技術上的若幹問題。有時選(xuǎn)擇熱流道是因為可以提(tí)高經濟效益, 有時則是(shì)因為是技術設計製造上(shàng)的需要. 冷流道模具亦有其優點, 如成本低(dī),使用操作維護簡單, 會(huì)與熱流道(dào)模具長期共存下去(qù). 用戶應根據(jù)具體情況權衡利(lì)弊, 以選擇最為合適的模(mó)具類型.