模具的熱流道技術

摘 要：文章介紹了熱流道模具的基本原理，組成，基本特點，關鍵技術，概述了熱流道模具在使用過程中的優缺點，展望了熱流道模具系統的發展趨勢。

關鍵詞：熱流道；成型；模具

1 引言

在過去的近半個世紀，熱流道系統以得天獨厚的優勢贏得了注塑商們的寵愛，他們憑借著熱流道技術實現了對各種通用樹脂和特種樹脂的注塑成型，然而人們對產品的美觀要求是越來越高，注塑產品的澆口質量越發變得重要，與此同時，隨著市場競爭的激烈，使塑料產品生產商們在提高產品質量的同時進行更快的換色，所有這些都決定了客戶對熱流道的廣泛需求[1]。

熱流道模具技術通過加熱的方法使注塑模具的流道和澆口材料保持在熔融狀態，是應用在塑料注塑模澆注流道系統的一種非常先進無流道凝料澆注技術。它在流到的周圍或者流道的中心安裝有加熱裝置，從而使整個流道從注塑機噴嘴到模具的澆口都在一定的溫度狀態，讓流道中的塑料一直處于熔融的狀態，從這個方面來看，熱流道系統是注塑機噴嘴的一種延伸，它無需在停機后從流道中取出凝料，下次注塑時只需加熱流道到所需溫度即可[2]，熱流道系統如圖1。

隨著熱流道注塑模具技術的不斷發展，到90年代，熱流道模具在美國已占40%以上，在是在大型的注塑件模具中更是超過了90%。目前，Mold masters公司，DME公司，Husky公司，INCOE公司，Synventive公司等都在積極的研發和推廣先進的熱流道系統。隨著塑料工業的飛速發展，熱流道技術也正不斷改善和加快其推廣使用[3]，在我國，這一技術在最近的十多年也得到了真正推廣，隨著中國的模具逐漸由國內走向國外，出口到一些歐美國家，熱流道模具在中國逐漸推廣[4]。

熱流道技術是應用于塑料模具的一種非常先進技術，是目前注塑工藝發展的一個熱點方向。一般是有加熱器進行供熱，保證注塑機噴嘴出口到送往澆口的物料整個流道始終處于熔融狀態，從而可以成型密度一致的塑料零件，不受所有的流道、飛邊和澆口的影響，熱流道工藝有時稱為熱集流管系統，或者稱為無流道系統[5]。

2 熱流道系統的基本特點

2.1 節約原材料、降低制品成本是熱流道模具最顯著的特點

熱流道模具與普通流道模具相比，具有高的注塑效率高、好的成型塑件質量以及節省原料等優點，制品注塑后不需人工來修剪澆口， 幾乎不產生廢料， 可節約非常多的原材料，既省工作量又省時間還能節約能耗成本[6]。

2.2 產品的質量得到提高

熱流道系統內的塑料溶體溫度不宜下降，溫度保持恒定，不需要像冷流道，以提高注射溫度來補償塑料溶體溫度的下降。另外注射料中不要摻入經過重復注塑的澆口廢料， 因此產品的質量可得到改善。一般情況下，由于熱澆口有利于壓力傳遞， 因此在一定程度上減少了補料而造成的不合格制品。

2.3 注塑成型的周期得到縮短，機器效率得到提高

塑料制品經過熱流道模具成型后，不要切除澆口，產品實現自動分離；它與普通流道相比， 很大程度上縮短了開合模的行程， 可以實現簡短的注塑成型周期，提高效率，更利于自動化生產的實現。

2.4 可注塑的樹脂多

它可以實現聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等常用塑料的成型，也能用于PVC、POM、PA等難注塑材料的成型。

2.5 多模腔模具的注塑件質量一致。

對于多腔模具或多進料點模具，可采用流道來平衡注塑壓力，另外可控制噴嘴和調控溫度實現沖模平衡，由于熱流道系統可對澆口進行精準的控制，從而可在多腔模具中注塑出質量差不多的制品。

3 熱流道系統的組成

3.1 熱流道分流板

分流板一般分為標準和非標準兩大類，其結構主要由型腔在模具上的分布情況、噴嘴排列及交口位置來決定。材料通常采用P20和H13。其主要任務是將熔體從主流道送入各個單獨的噴嘴，在熔體傳送過程中，熔體的壓力降應盡可能減小，并不允許材料降解。除了一字型以外，常用熱流道板還有Y型，H型、X型。

3.2 智能溫度控制器

溫控器主要包括標準主箱、電纜、連接器和連接公母插座等。可提供多功能和可靠的溫度和時序控制，另外可實時監控加熱器的工作狀態，有PID控制和PIDD兩種控制方式，其中PIDD控制可達到±0.5℃的溫控精度。

3.3 熱流道加熱元件

加熱元件是熱流道系統的組成部分，主要有棒、圈式加熱器、管式加熱器以及螺旋加熱器等。他們的使用壽命、加熱效率都會影響熱流道系統正常工作。

3.4 熱流道噴嘴

噴嘴是熱流道系統的核心部件，按其結構的不同可分為澆套式，熱尖式、針閥式三種。其中，較為先進的是針閥式噴嘴，針閥式熱流道系統的結構如圖2所示。

4 熱流道模具的缺點

4.1 模具成本提高

熱流道系統元件價格比較昂貴，結構相對復雜，加工成本大幅度提高，有時熱流道系統的成本超出冷流道系統成本很多，如果產品生產量小，選用熱流道系統的話就會不劃算，因此熱流道系統價格貴，是影響熱流道技術推廣的主要障礙。

4.2 熱流道模具要求高

由于熱流道系統技術是一種新興技術，涉及了較多的學科，如電子學，模具材料，加熱材料，熱有限元分析等，所以，不但熱流道模具需要精密加工機械作保證，而且還要嚴格控制熱流道系統與模具的集成與配合，還要考慮到制作過程中會產生的一系列問題，導致產品質量下降，甚至還會中斷熱流道元件生產。

4.3 維護成本提高，操作維修復雜

與冷流道模具相比，熱流道模具操作維修復雜，如使用操作不當，將會造成熱流道零件的損壞，中斷正常的生產，造成經濟的虧損。如果熱流道一旦出現故障，就必須停機清洗，檢修，維護。

5 熱流道模具的關鍵技術

5.1 塑料溫度的控制

塑料溫度的控制是很關鍵的，生產過程中出現許多的加工產品質量的問題直接來源于塑料的溫度控制的不佳[7]。溫控直接關系到成型產品的質量和穩定性，是成功應用熱流道模具最重要的技術因素，因此需要對熱流道系統進行加熱和散熱的分析[8]。

5.2 塑料流動的控制

塑料在熱流道系統中要保持流動平衡，澆口要使塑料進行同步或異步填充。流動控制不好則會出現保壓不當，飛邊等質量問題。目前，世界上已經有了專門幫助用戶進行最佳流道設計的CAE軟件如MOLDCAE，使用此軟件，能極大地提高流體分析的質量和效率。

6 熱流道系統的發展動向和新挑戰

目前，熱流道系統存在一些缺陷，但是，隨著科學技術的發展這些缺點正在被逐漸克服，熱流道模具的應用整處于發展階段。當前，國內外熱流道模具的主要發展趨勢可歸納為以下幾個方面：

6.1 注塑零件微型化

馬斯特公司推出的熱流道噴嘴可小至15mm；赫斯基公司推出的四澆口噴嘴，澆口距可小至9mm，而英柯公司的十二口復式噴嘴，可用于四十八腔模具的注塑成型[4]。

6.2 熱流道零件的標準設計與制造

針對客戶要求模具交貨周期越來越短，將熱流道零件標準化不僅有利于減少設計工作的重復和降低模具的造價，而且十分便于對易損零部件的更換和維修。

6.3 提高熱流道模具的可靠性

解決熱流道壓力分布、溫度分布、密封等問題的研究極為迫切。

6.4 改善熱流道元件的材料。如使用鋁欽等韌性合金材料來生產熱流道噴嘴，用金屬粉末冶金成型熱流道元件已變為可能[9]。

6.5 智能的溫控系統

實現溫度控制的智能化和精準化。

7 結束語

隨著熱流道模塑技術的發展，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。在國外技術已經相當的成熟，在我國熱流道模塑技術的應用也處于一個跳躍上升的階段。隨著熱流道技術工藝的不斷改進，模具成本合理，使用率高，經濟效益增加明顯，逐步走向成熟化，熱流道系統越來越受到人們的歡迎和使用，熱流道技術的應用和推廣，對促進模具工業的發展和創新都起到積極的作用，其顯著的性能和優越性不斷的改進，無疑會使熱流道在國內得到快速的發展和更大的推廣應用。

參考文獻

[1]黃先.熱流道模具的現狀及發展前景[J].科技創新導報，2011.15.95.

[2]范杵蘭.2009熱流道技術最新發展[J].國外塑料，2009.12.

[3]張朝閣，宓大云，張亞.熱流道塑料模具技術的研究成果與發展前景[J].塑料工業，2013.7（43）.5-9.

[4]陳劍玲.熱流道技術的發展和應用概況[J].模具工業，2003.

[5]狄金葉.平板電視機前殼熱流道技術研究[D]，青島理工大學，青島，2010.

[6]李樹，揣成智.雙層熱流道注射模成型技術[J].模具工業，1999，（10）.

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[8]李仕成，陳澤中，汪薇等.汽車保險杠注塑模具熱流道系統熱平衡分析及設計[J].塑料工業，2013，7（41）.47-50.

[9]王秀彥，蔡勝利.多層塑料制品的共注射模具[J].模具工業，1999，（6）.

作者簡介：汪薇（1990-），女，本科在讀，研究方向為熱流道模具。