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注射模热流道故障及其对策

1 引言
    与普通流道模具相比 , 热流道模具有省时省料、效率高、质量稳定等显著优点 , 但曾一度因在使用上易产生故障而影响其广泛应用。随着模具工业的技术进步 , 热流道模塑在流道熔体温度控制、结构可 * 性及热流道元件设计制造等方面都有了长足的进步 , 这使得热流道技术重新得到人们的重视和青睐。
    在热流道模具的设计和应用中 , 有诸多值得考虑和重视的问题 , 这些问题解决得好坏 , 直接关系着热流道系统的成败和制品质量。因此 , 对热流道系统的故障及其成因进行探讨 , 了解热流道模塑应用中应注意的事项 , 无疑十分有助于热流道模塑技术的成功运用。
2 热流道模塑常见故障分析及其对策
2. 1 浇口处残留物突出或流涎滴料及表面外观差
    2. 1. 1 主要原因
    浇口结构选择不合理 , 温度控制不当 , 注射后流道内熔体存在较大残留压力。
    2. 1. 2 解决对策
    (1) 浇口结构的改进。通常 , 浇口的长度过长 , 会在塑件表面留下较长的浇口料把 , 而浇口直径过大 , 则易导致流涎滴料现象的发生。当出现上述故障时 , 可重点考虑改变浇口结构。热流道常见的浇口形式有直浇口、点浇口和阀浇口。
    主流道浇口 , 其特点是流道直径较粗大 , 故浇口处不易凝结 , 能保证深腔制品的熔体顺利注射 ; 不会快速冷凝 , 塑件残留应力最小 , 适宜成型一模多腔的深腔制品 , 但这种浇口较易产生流涎和拉丝现象 , 且浇口残痕较大 , 甚至留下柱形料把 , 故浇口处料温不可太高 , 且需稳定控制 ; 特点基本同 , 但在塑件上的残痕相对较小 ; 的特点是塑件残留应力较小 , 冷凝速度适中 , 流涎、拉丝现象也不明显 ; 可应用于大多数工程塑料 , 也是目前国内外热流道模塑使用较多的一类浇口形式 , 塑件质量较高 , 表面仅留有极小的痕迹 ; 具有残痕小、残留应力低 , 并不会产生流涎、拉丝现象 , 但阀口磨损较明显 , 在使用中随着配合间隙的增大又会出现流涎现象 , 此时应及时更换阀芯、阀口体。
    浇口形式的选择与被模塑的树脂性能密切相关。易发生流涎的低粘度树脂 , 可选择阀浇口。结晶型树脂成型温度范围较窄 , 浇口处的温度应适当较高 , 如 POM 、 PPEX 等树脂可采用带加热探针的浇口形式。无定型树脂如 ABS 、 PS 等成型温度范围较宽 , 由于鱼雷嘴芯头部形成熔体绝缘层 , 浇口处没有加热元件接触 , 故可加快凝结。
    (2) 温度的合理控制。若浇口区冷却水量不够 , 则会引起热量集中 , 造成流涎、滴料和拉丝现象 , 因此出现上述现象时应加强该区的冷却。
    (3) 树脂释压。流道内的残留压力过大是造成流涎的主要原因之一。一般情况下 , 注射机应采取缓冲回路或缓冲装置来防止流涎。
    2. 2 材料变色焦料或降解
2. 2. 1 主要原因
    温度控制不当 ; 流道或浇口尺寸过小引起较大剪切生热 ; 流道内的死点导致滞留料受热时间过长。
2. 2. 2 解决对策
    (1) 温度的准确控制。为了能准确迅速地测定温度波动 , 要使热电偶测温头可 * 地接触流道板或喷嘴壁 , 并使其位于每个独立温控区的中心位置 , 头部感温点与流道壁距离应不大于 10mm 为宜 , 应尽量使加热元件在流道两侧均布。
    温控可选用中央处理器操作下的智能模糊逻辑技术 , 其具备温度超限报警以及自动调节功能 , 能使熔体温度变化控制在要求的精度范围之内。
    (2) 修正浇口尺寸。应尽量避免流道死点 , 在许可范围内适当增大浇口直径 , 防止过甚的剪切生热。内热式喷嘴的熔体在流道径向温差大 , 更易发生焦料、降解现象 , 因此要注意流道径向尺寸设计不宜过大。
    2. 3 注射量短缺或无料射出
2. 3. 1 主要原因
    流道内出现障碍物或死角 ; 浇口堵塞 ; 流道内出现较厚的冷凝层。
2. 3. 2 解决对策
    (1) 流道设计和加工时 , 应保证熔体流向拐弯处壁面的圆弧过渡 , 使整个流道平滑而不存在流动死角。

    (2) 在不影响塑件质量情况下 , 适当提高料温 , 避免浇口过早凝结。
    (3) 适当增加热流道温度 , 以减小内热式喷嘴的冷凝层厚度 , 降低压力损失 , 从而利于充满型腔。
    2. 4 漏料严重
    2. 4. 1 主要原因
    密封元件损坏 ; 加热元件烧毁引起流道板膨胀不均 ; 喷嘴与浇口套中心错位 , 或者止漏环决定的熔体绝缘层在喷嘴上的投影面积过大 , 导致喷嘴后退。
    2. 4. 2 解决对策
    (1) 检查密封元件、加热元件有无损坏 , 若有损坏 , 在更换前仔细检查是元件质量问题、结构问题 , 还是正常使用寿命所导致的结果。
    (2) 选择适当的止漏方式。根据喷嘴的绝热方式 , 防止漏料可采用止漏环或喷嘴接触两种结构。应注意使止漏接触部位保持可 * 的接触状态。
    在强度允许范围内 , 要保证喷嘴和浇口套之间的熔体投影面积尽量小 , 以防止注射时产生过大的背压使喷嘴后退。采用止漏方式时 , 喷嘴和浇口套的直接接触面积要保证由于热膨胀造成的两者中心错位时 , 也不会发生树脂泄露。但接触面积也不能太大 , 以免造成热损失增大。
2. 5 热流道不能正常升温或升温时间过长
    2. 5. 1 主要原因
    导线通道间距不够 , 导致导线折断 ; 装配模具时导线相交发生短路、漏电等现象。
    2. 5. 2 解决对策
    选择正确的加工和安装工艺 , 保证能安放全部导线 , 并按规定使用高温绝缘材料 , 定期检测导线破损情况。
2. 6 换料或换色不良
    2. 6. 1 主要原因
    换料或换色的方法不当 ; 流道设计或加工不合理导致内部存在较多的滞留料。
    2. 6. 2 解决对策
    (1) 改进流道的结构设计和加工方式。设计流道时 , 应尽量避免流道死点 , 各转角处应力求圆弧过渡。在许可范围内 , 流道尺寸尽量小一些 , 这样流道内滞留料少、新料流速较大 , 有利于快速清洗干净。加工流道时 不论流道多长 , 必须从一端进行加工 , 如果从两端同时加工 , 易造成孔中心的不重合 , 由此必然会形成滞留料部位。一般外加热喷嘴由于加热装置不影响熔体流动 , 可以较容易地清洗流道 , 而内加热喷嘴易在流道外壁形成冷凝层 , 故不利于快速换料。
    (2) 选择正确的换料方法。热流道系统换料、换色过程一般由新料直接推出流道内的所有滞留料 , 再把流道壁面滞留料向前整体移动 , 因此清洗比较容易进行。相反 , 若新料粘度较低 , 就容易进入滞留料中心 , 逐层分离滞留料 , 清洗起来就较为麻烦。倘若新旧两种料的粘度相近时 , 可通过加快新料注射速度来实现快速换料。若滞留料粘度对温度较为敏感 , 可适当提高料温来降低粘度 , 以加快换料过程。
3 选择和应用热流道的注意事项
    为尽可能排除或减少使用中的故障 , 在选择和应用热流道系统时应注意以下事项。
3. 1 加热方式的选择
    (1) 内加热方式。内热式喷嘴结构较为复杂 , 造价较高 , 零件更换困难 , 对电热元件要求较高。把加热器安放在流道中间 , 会产生环形流动 , 增大容体摩擦面积 , 压力降可能有外热式喷嘴 3 倍之多。但由于内加热的加热元件设在喷嘴内的鱼雷体中 , 热量全部供给物料 , 故热损失小 , 可节约电能。若采用点浇口 , 鱼雷体尖端保持在浇口中心 , 利于注射后浇口切断并因浇口凝结晚而使塑件残留应力较低。
    (2) 外加热方式。采用外热式喷嘴 , 可以消除冷膜 , 降低压力损失。同时由于其结构简单 , 加工方便 , 以及热电偶安装于喷嘴中部使温控准确等优点 , 目前在生产中获得了普遍应用。但外热式喷嘴热损失较大 , 不如内热式喷嘴节能。
3. 2 浇口形式的选择
    浇口的设计和选择直接影响塑件质量。在应用热流道系统时 , 应根据树脂的流动性能、成型温度以及产品质量要求来选用合适的浇口形式 , 以防止出现流涎、滴料、漏料和换色不良等现象。
3. 3 温度控制方式
    当浇口形式确定后 , 熔体温度波动的控制将对塑件质量起关键作用。很多时候出现的焦料、降解或流道阻塞现象大都是温度控制不当造成的 , 尤其是热敏性塑料 , 往往要求能迅速准确地反应温度波动情况。
    为此 , 应该合理地设置加热元件 , 防止出现局部过热 , 确保加热元件与流道板或喷嘴的配合间隙 , 尽量减小热损失 , 同时应尽量选择较为先进的电子温控器 , 以满足温控要求。
3. 4 热流道系统结构确定后的计算内容
    (1) 各分流道的温度和压力平衡计算。热流道系统的目的就是将从注塑机喷嘴中注入的热塑料 , 以相同的温度通过热流道并以均衡的压力将熔体分配到模具的各个浇口 , 故应对各流道加热区的温度分布以及流入各浇口的熔体压力进行计算。
    (2) 热膨胀引起的喷嘴和浇口套中心偏移量计算。即应保证热 ( 膨胀的 ) 喷嘴和冷 ( 没有膨胀 ) 浇口套的中心线能准确定位对准。
    (3) 热损失计算。内加热的流道是由冷却的模套包围和支撑的 , 所以应尽量准确地计算由于热辐射和直接接触 ( 传导 ) 所导致的热损失量 , 否则 , 实际的流道通径会因流道壁冷凝层的加厚而变小。
3. 5 流道板的安装
    应充分考虑绝热和承受注射压力两方面的问题。通常在流道板和模板间设置垫块和支撑件 , 这一方面可承受注射压力 , 以免流道板变形而产生漏料现象 , 另一方面还可减小热损失。
3. 6 热流道系统的保养
    对于热流道模具 , 使用中定期进行热流道元件的预防性保养是十分重要的 , 这项工作包括电气测试、密封元件和连接导线的检查以及元件脏物的清洗工作等。