注塑模熱流道系統(tǒng)常見故障的分析及對策
/ 2021/6/5 15:41:19
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熱流道模具的設(shè)計和應(yīng)用中，有諸多值得考慮和重視的問題，這些問題解決得好壞，直接關(guān)系著熱流道系統(tǒng)的成敗和制品質(zhì)量。因此，對熱流道系統(tǒng)的故障及其成因進(jìn)行探討，了解熱流道模塑應(yīng)用中應(yīng)注意的事項，無疑十分有助于熱流道模塑技術(shù)的成功運用。
注塑模熱流道系統(tǒng)常見故障的分析及對策
1澆口處殘留物突出或流涎滴料及表面外觀差
(1)主要原因
澆口結(jié)構(gòu)選擇不合理，溫度控制不當(dāng)，注射后流道內(nèi)熔體存在較大殘留壓力。
(2)解決對策
①澆口結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。通常，澆口的長度過長，會在塑件表面留下較長的澆口料把，而澆口直徑過大，則易導(dǎo)致流涎滴料現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)上述故障時，可重點考慮改變澆口結(jié)構(gòu)。熱流道常見的澆口形式有直澆口、點澆口和閥澆口。
主流道澆口，其特點是流道直徑較粗大，故澆口處不易凝結(jié)，能保證深腔制品的熔體順利注射；不會快速冷凝，塑件殘留應(yīng)力最小，適宜成型一模多腔的深腔制品，但這種澆口較易產(chǎn)生流涎和拉絲現(xiàn)象，且澆口殘痕較大，甚至留下柱形料把，故澆口處料溫不可太高，且需穩(wěn)定控制；直澆口特點同普通注塑基本相同，但在塑件上的殘痕相對較??；點澆口的特點是塑件殘留應(yīng)力較小，冷凝速度適中，流涎、拉絲現(xiàn)象也不明顯；可應(yīng)用于大多數(shù)工程塑料，也是目前國內(nèi)外熱流道模塑使用較多的一類澆口形式，塑件質(zhì)量較高，表面僅留有極小的痕跡；閥澆口具有殘痕小、殘留應(yīng)力低，并不會產(chǎn)生流涎、拉絲現(xiàn)象，但閥口磨損較明顯，在使用中隨著配合間隙的增大又會出現(xiàn)流涎現(xiàn)象，此時應(yīng)及時更換閥芯、閥口體。
澆口形式的選擇與被模塑的樹脂性能密切相關(guān)。易發(fā)生流涎的低粘度樹脂，可選擇閥澆口。結(jié)晶型樹脂成型溫度范圍較窄，澆口處的溫度應(yīng)適當(dāng)較高，如POM、PPEX等樹脂可采用帶加熱探針的澆口形式。無定型樹脂如ABS、PS等成型溫度范圍較寬，由于魚雷嘴芯頭部形成熔體絕緣層，澆口處沒有加熱元件接觸，故可加快凝結(jié)。
②溫度的合理控制。若澆口區(qū)冷卻水量不夠，則會引起熱量集中，造成流涎、滴料和拉絲現(xiàn)象，因此出現(xiàn)上述現(xiàn)象時應(yīng)加強該區(qū)的冷卻。
③樹脂釋壓。流道內(nèi)的殘留壓力過大是造成流涎的主要原因之一。一般情況下，注射機應(yīng)采取緩沖回路或緩沖裝置來防止流涎。
2材料變色焦料或降解
(1)主要原因
溫度控制不當(dāng)；流道或澆口尺寸過小引起較大剪切生熱；流道內(nèi)的死點導(dǎo)致滯留料受熱時間過長。
（2）解決對策
①溫度的準(zhǔn)確控制。為了能準(zhǔn)確迅速地測定溫度波動，要使熱電偶測溫頭可靠地接觸流道板或噴嘴壁，并使其位于每個獨立溫控區(qū)的中心位置，頭部感溫點與流道壁距離應(yīng)不大于10mm為宜，應(yīng)盡量使加熱元件在流道兩側(cè)均布。
溫控可選用中央處理器操作下的智能模糊邏輯技術(shù)，其具備溫度超限報警以及自動調(diào)節(jié)功能，能使熔體溫度變化控制在要求的精度范圍之內(nèi)。
②修正澆口尺寸。應(yīng)盡量避免流道死點，在許可范圍內(nèi)適當(dāng)增大澆口直徑，防止過甚的剪切生熱。內(nèi)熱式噴嘴的熔體在流道徑向溫差大，更易發(fā)生焦料、降解現(xiàn)象，因此要注意流道徑向尺寸設(shè)計不宜過大。
3注射量短缺或無料射出
（1）主要原因
流道內(nèi)出現(xiàn)障礙物或死角；澆口堵塞；流道內(nèi)出現(xiàn)較厚的冷凝層。
（2）解決對策
①流道設(shè)計和加工時，應(yīng)保證熔體流向拐彎處壁面的圓弧過渡，使整個流道平滑而不存在流動死角。
②在不影響塑件質(zhì)量情況下，適當(dāng)提高料溫，避免澆口過早凝結(jié)。
③適當(dāng)增加熱流道溫度，以減小內(nèi)熱式噴嘴的冷凝層厚度，降低壓力損失，從而利于充滿型腔。
4漏料嚴(yán)重
(1)主要原因
密封元件損壞；加熱元件燒毀引起流道板膨脹不均；噴嘴與澆口套中心錯位，或者止漏環(huán)決定的熔體絕緣層在噴嘴上的投影面積過大，導(dǎo)致噴嘴后退。
(2)解決對策
①檢查密封元件、加熱元件有無損壞，若有損壞，在更換前仔細(xì)檢查是元件質(zhì)量問題、結(jié)構(gòu)問題，還是正常使用壽命所導(dǎo)致的結(jié)果。
②選擇適當(dāng)?shù)闹孤┓绞?。根?jù)噴嘴的絕熱方式，防止漏料可采用止漏環(huán)或噴嘴接觸兩種結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意使止漏接觸部位保持可靠的接觸狀態(tài)。
在強度允許范圍內(nèi)，要保證噴嘴和澆口套之間的熔體投影面積盡量小，以防止注射時產(chǎn)生過大的背壓使噴嘴后退。采用止漏方式時，噴嘴和澆口套的直接接觸面積要保證由于熱膨脹造成的兩者中心錯位時，也不會發(fā)生樹脂泄露。但接觸面積也不能太大，以免造成熱損失增大。
5熱流道不能正常升溫或升溫時間過長
(1)主要原因
導(dǎo)線通道間距不夠，導(dǎo)致導(dǎo)線折斷；裝配模具時導(dǎo)線相交發(fā)生短路、漏電等現(xiàn)象。
(2)解決對策
選擇正確的加工和安裝工藝，保證能安放全部導(dǎo)線，并按規(guī)定使用高溫絕緣材料，定期檢測導(dǎo)線破損情況。
6換料或換色不良
(1)主要原因
換料或換色的方法不當(dāng)；流道設(shè)計或加工不合理導(dǎo)致內(nèi)部存在較多的滯留料。
(2)解決對策
①改進(jìn)流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工方式。設(shè)計流道時，應(yīng)盡量避免流道死點，各轉(zhuǎn)角處應(yīng)力求圓弧過渡。在許可范圍內(nèi)，流道尺寸盡量小一些，這樣流道內(nèi)滯留料少、新料流速較大，有利于快速清洗干凈。加工流道時，不論流道多長，必須從一端進(jìn)行加工，如果從兩端同時加工，易造成孔中心的不重合，由此必然會形成滯留料部位。一般外加熱噴嘴由于加熱裝置不影響熔體流動，可以較容易地清洗流道，而內(nèi)加熱噴嘴易在流道外壁形成冷凝層，故不利于快速換料。
②選擇正確的換料方法。熱流道系統(tǒng)換料、換色過程一般由新料直接推出流道內(nèi)的所有滯留料，再把流道壁面滯留料向前整體移動，因此清洗比較容易進(jìn)行。相反，若新料粘度較低，就容易進(jìn)入滯留料中心，逐層分離滯留料，清洗起來就較為麻煩。倘若新舊兩種料的粘度相近時，可通過加快新料注射速度來實現(xiàn)快速換料。若滯留料粘度對溫度較為敏感，可適當(dāng)提高料溫來降低粘度，以加快換料過程。
選擇和應(yīng)用熱流道的注意事項
1加熱方式的選擇
（1）內(nèi)加熱方式。內(nèi)熱式噴嘴結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，造價較高，零件更換困難，對電熱元件要求較高。把加熱器安放在流道中間，會產(chǎn)生環(huán)形流動，增大容體摩擦面積，壓力降可能有外熱式噴嘴3倍之多。但由于內(nèi)加熱的加熱元件設(shè)在噴嘴內(nèi)的魚雷體中，熱量全部供給物料，故熱損失小，可節(jié)約電能。若采用點澆口，魚雷體尖端保持在澆口中心，利于注射后澆口切斷并因澆口凝結(jié)晚而使塑件殘留應(yīng)力較低。
（2）外加熱方式。采用外熱式噴嘴，可以消除冷膜，降低壓力損失。同時由于其結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，以及熱電偶安裝于噴嘴中部使溫控準(zhǔn)確等優(yōu)點，目前在生產(chǎn)中獲得了普遍應(yīng)用。但外熱式噴嘴熱損失較大，不如內(nèi)熱式噴嘴節(jié)能。
2澆口形式的選擇
澆口的設(shè)計和選擇直接影響塑件質(zhì)量。在應(yīng)用熱流道系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)樹脂的流動性能、成型溫度以及產(chǎn)品質(zhì)量要求來選用合適的澆口形式，以防止出現(xiàn)流涎、滴料、漏料和換色不良等現(xiàn)象。
3溫度控制方式
當(dāng)澆口形式確定后，熔體溫度波動的控制將對塑件質(zhì)量起關(guān)鍵作用。很多時候出現(xiàn)的焦料、降解或流道阻塞現(xiàn)象大都是溫度控制不當(dāng)造成的，尤其是熱敏性塑料，往往要求能迅速準(zhǔn)確地反應(yīng)溫度波動情況。
為此，應(yīng)該合理地設(shè)置加熱元件，防止出現(xiàn)局部過熱，確保加熱元件與流道板或噴嘴的配合間隙，盡量減小熱損失，同時應(yīng)盡量選擇較為先進(jìn)的電子溫控器，以滿足溫控要求。
4熱流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定后的計算內(nèi)容
(1)各分流道的溫度和壓力平衡計算。熱流道系統(tǒng)的目的就是將從注塑機噴嘴中注入的熱塑料，以相同的溫度通過熱流道并以均衡的壓力將熔體分配到模具的各個澆口，故應(yīng)對各流道加熱區(qū)的溫度分布以及流入各澆口的熔體壓力進(jìn)行計算。
(2)熱膨脹引起的噴嘴和澆口套中心偏移量計算。即應(yīng)保證熱(膨脹的)噴嘴和冷(沒有膨脹)澆口套的中心線能準(zhǔn)確定位對準(zhǔn)。
(3)熱損失計算。內(nèi)加熱的流道是由冷卻的模套包圍和支撐的，所以應(yīng)盡量準(zhǔn)確地計算由于熱輻射和直接接觸(傳導(dǎo))所導(dǎo)致的熱損失量，否則，實際的流道通徑會因流道壁冷凝層的加厚而變小。
5流道板的安裝
應(yīng)充分考慮絕熱和承受注射壓力兩方面的問題。通常在流道板和模板間設(shè)置墊塊和支撐件，這一方面可承受注射壓力，以免流道板變形而產(chǎn)生漏料現(xiàn)象，另一方面還可減小熱損失。
6熱流道系統(tǒng)的保養(yǎng)
對于熱流道模具，使用中定期進(jìn)行熱流道元件的預(yù)防性保養(yǎng)是十分重要的，這項工作包括電氣測試、密封元件和連接導(dǎo)線的檢查以及元件臟物的清洗工作等。
