新的熱流道技術旨在簡化系統維護和模具制造

文/本刊記者 Cynthia Kustush

熱流道供應商正在開發新型解決方案，幫助模具制造商和成型商消除在模具設計、控制和維護熱流道過程中的復雜性。

從歷史上看，對熱流道系統的理解、設計和使用都會很復雜。它們也是模具制造中最昂貴的部件之一。出于這兩個原因以及其他原因，MoldMaking Technology邀請了幾家熱流道系統和零部件供應商參加一個特別的圓桌討論會議。

MoldMaking Technology要求每家公司確定客戶所面臨的趨勢和挑戰，分享可以解決這些問題的一些解決方案或技巧，并對熱流道技術的未來發展提出一些見解。

針控制技術的進步使得以前不能成型的零部件可以被成型。這里展示的是一個示例，其中監控設備在成型過程中遠程顯示閥針的位置，從而更容易確認設置或實施故障排除。該系統還具有可擴展性，這意味著用戶可以獲得簡單的針位置傳感功能，如果有必要，還能夠升級獲得更高水平的針控制（圖片來自Synventive公司）

推進控制過程的方法

Synventive成型解決方案公司（美國馬薩諸塞州皮博迪）應用和技術服務總監Bill Rousseau表示，針控制技術取得了重大進展，可以成型以前無法成型的零部件。“現在能夠使用從簡單的閥針速度降低到完全控制針運動的各種技術，”他說，“挑戰在于知道何時需要這些針控制技術。”Rousseau指出，一些公司花費大量的資金使用這些技術中的一種配置模具，卻發現模具可以在沒有它的情況下生產出合格的零部件。“在那個時間點上，資金已經用完了，涉及運行技術的復雜問題仍然存在于模具的生命周期中。”他說，“我們解決這一難題的方法是提供一系列可擴展的技術。這種方法可以為熱流道提供簡單的針位置傳感功能，以后它還可以升級到其他的針控制水平。也就是說，它是靈活的，沒有必要固定在任何的技術水平上。”Milacron旗 下Mold-Masters公司（加拿大安大略省喬治城）全球熱流道系統總監Sudheer Thrissileri認為，成型商需要更精確的熱流道控制，以實現最優的加工、部件質量和澆口壽命。“電動熱流道致動被證明可以在澆口打開和澆口關閉順序中提供精確控制，并且成型商在許多應用中趨向于電動閥式澆口。”他說，“在2017年Fakuma展會上，許多熱流道制造商展示了這項技術。”

HRS Flow公司（美國密歇根州拜倫中心）北美銷售總監Robert Harvey表示，伺服控制閥式澆口系統提供了比傳統閥桿致動更優越的加工靈活性。這是因為在執行期間它具有精確控制閥桿的速度和位置以及在中間位置停止的能力。伺服控制系統還提供更大的加工窗口以適應競爭的要求和條件，例如需要避免彼此不同的多個外觀缺陷。Harvey說，將閥針執行器（氣缸或伺服系統）定位在點澆口外側，并用連桿連接它們，這為歧管袋設計提供了靈活性，可提供額外的支撐，并從熱歧管區域移除氣缸，從而延長了氣缸密封的使用壽命并減少停機時間。“我們看到因為針致動的準確性而促進了整個伺服閥桿驅動的趨勢化，并且可以使加工窗口顯著增加。”他補充道，“取消液壓管路和液壓密封導致在所有情況下減少了維護并增加正常運行的時間。伺服閥式澆口致動還為在多個周期中存儲額外的過程變量創造了條件，例如閥桿位置和速度。”

伺服控制的閥式澆口熱流道系統將變得越來越流行，它可以在執行期間更精確地控制閥桿的速度和位置。它們還提供了一個更大的加工窗口，并且比傳統的氣動或液壓系統更節能（圖片來自HRS Flow公司）

赫斯基注塑系統有限公司（加拿大安大略省博爾頓）業務開發和美洲服務及銷售副總裁Craig Reynolds表示，電動閥式澆口技術越來越多的使用將促使其在不久的將來成為主流技術，它將使得成型商可以更多地控制流程和重復性。由于伺服驅動系統比氣動或液壓閥式澆口使用更少的能量，因而還可以節省操作成本。“這意味著模具制造商需要找到一種簡便的方法來控制電動閥式澆口，而不是要求成型商成為計算機程序員。”他說。

使熱流道系統更智能

Synventive公司的Bill Rousseau表示，另一個行業趨勢涉及使用“智能工具”和物聯網（IoT），雖然完全自主生產工廠的想法在未來似乎還有很長的路要走，但有一些公司現在采取了初步措施。“現在獨立運行的控制系統將開始集成，共享有關成型過程的信息并進行適當的調整。”他說，“這種把目前分離的技術進行融合將使它們更強大，更易于實施和操作。”

根據HRS Flow公司的Robert Harvey所說，項目時間期限正在逐漸縮短，因而需要非常高效地設計信息轉移和設計執行以及更短的制造交貨時間。“將更復雜零部件的嚴格質量要求與顏色變化等操作需求相平衡，將需要更多的過程靈活性，而這種靈活性來自‘更智能’和更強大的歧管系統。”他說，“這些系統能夠控制閥桿的速度和位置，并提供過程反饋。”

提供全面的客戶服務

Hasco美國公司（美國北卡羅來納州弗萊徹）的工程經理Brenda Clark認為，模具制造商和模具設計師面臨的最大挑戰之一是懂得何種熱流道系統將支持他們的應用，如何設計、建造模具，以及在模具使用期內如何維護所選擇的系統。她指出，模具制造商、模具設計師和熱流道供應商之間的良好的初始溝通至關重要。“有關各個系統零部件（歧管、注嘴、加熱器等）及其備件故障的詳細信息對模具設計師和模具制造商最有幫助。”她說，“一個優秀的熱流道供應商將提供涵蓋完整熱流道系統和熱半模所有組成部分的文檔，包括加工要求、配合和表面處理，以及每個組件的維護要求。”

PCS公司（美國密歇根州弗雷澤）熱流道協調員Tim Markham稱，客戶經常會遇到型腔和注嘴之間正確間距的問題。他們也努力選擇合適的注嘴尺寸來填充零部件，而不是根據模具的尺寸選擇注嘴。“我們鼓勵客戶在設計他們的模具之前與我們聯系，這樣我們就可以指導他們針對其部件使用正確的注嘴尺寸和梢部選項。”他說。

Incoe公司（美國密歇根州特洛伊市）的業務開發經理Jim Bott看到客戶在為新客戶估算價格方面，和在實際模具建造以外的模具制造過程中對各種必要的步驟安排好時間上遇到了困難。“對于現有客戶采用已知既定的規格，可以很容易地估算出價格。”他說，“而面臨的挑戰是為新客戶提供適當的價格估算，以實現他們所需的部件結果，因為今天熱流道技術的定價變化很大，每一次報價都要重新估算。”此外，Bott稱在熱流道報價、模具模擬/扭曲和冷卻/FEA熱效果、系統CAD數據結果和滿足交貨要求等方面安排好時間也是非常重要的，并且也具有挑戰性。與Hasco公司的Brenda Clark一樣，Bott認為項目前期的溝通是關鍵。“熱流道專業人員可以與模具制造商合作，指導其親自或通過WebEx與成型商會面，以確定實現最優的部件性價比所需要的熱流道技術數量。該信息有助于熱流道公司的應用工程師更快地制定出熱流道解決方案的準確報價。”Bott說。Incoe公司還增添了充模模擬軟件和硬件工作站，并增加了更多的工程師。該公司與Beaumont技術公司長期合作，提供翹曲和冷卻工程分析。Incoe公司還聘請了額外的CAD設計工程師，以減少將數據提供給模具制造商的時間。

“基本的模流服務可用于那些需要檢查澆口選項和充模模式的應用。”PCS公司的Tim Markham說，對于特定的樹脂，重要的是要檢查成型零部件的各種選擇，無論是直接澆口還是通過一個流道、熱澆口或閥式澆口。“我們還建議客戶不要在某些使用特殊樹脂的應用中使用熱流道系統。”他說。

許多配置選項帶來了很多客戶的問題，并且熱流道技術的定價現在變化很大。因此項目前期的溝通比以往任何時候都更重要，它將有助于實現熱流道零部件的最佳性價比（圖片來自Incoe公司）

克服成型和澆口的挑戰

赫斯基公司的Craig Reynolds表示，模具制造商正面臨著越來越多的技術要求，包括較小的零部件（或小于0.1 g的零部件）、更嚴格的質量要求以及更具挑戰性的樹脂如聚砜（PSU）合金（這些合金對熱量極其敏感，如果它們在熱流道中降解，就會造成災難性的后果）。“一個例子是Cpk大于1.66的具有關鍵尺寸的部件，這在日益復雜的組件中（如自動藥物注射器）通常需要支撐與其他部件相連接的零部件。”他說，“我們在應用工程和設計方面投入了大量的資金，并建立了自己的溫度、閥式澆口和伺服的控制系統。由于在每個熱流道系統上都可以執行FEA熱分析，因此可以確保均勻、一致的熱量曲線。”

Mold-Masters公 司 的Sudheer Thrissileri也指出了使用先進樹脂類型和生產更復雜部件的趨勢。例如，他指出薄壁部件和復雜性，如對透明度的嚴格要求和消除可見零部件表面上的澆口痕跡——所有這些都促使行業去開發注塑成型的新技術。這反過來又促進了熱流道系統的設計和開發，它們可以加工新的樹脂而沒有死斑，并且支持需要更高注射壓力的應用。例如，從功能方面到更美觀的部件，對高質量澆口外觀的需求已經在增加，這需要模具制造商和熱流道供應商設計更嚴格的澆口區域幾何公差。

HRS Flow公司的Robert Harvey看到了部件更復雜以及零部件整合的趨勢。因此，點澆口的數量正在增加，并且經常呈交錯模式。他說，這造成了水冷卻管線更復雜的布局，以及需要更厚的型腔板，它可以為模具提供所需的支撐。而采用隔熱的歧管支撐以及澆口冷卻嵌件，使模具制造商能夠更容易地將水送到澆口區域。

PCS公司的Tim Markham認為鑄造歧管將成為未來的潮流。“這將使設計人員能夠在流道中創造更好的平衡，減少存留降解樹脂的死區，并且可以實現更好的顏色變化。” Mold-Masters公司的Sudheer Thrissileri 補充道：“由于成型部件的重量減輕，需要更短的周期時間和期望運行數百萬次的模具，這樣模具的堅固性變得更加關鍵。為此，使用合金鋼和能夠經受多年運行生產的鋼材特殊涂層將變得越來越普遍。”

Incoe公司的Jim Bott表示Incoe正在尋找超過現有的、能夠提高熔體輸送性能并占有更小面積的解決方案。“這將為模具制造商提供更多的空間來實施模具加熱和冷卻技術。”他說，還可以減少或簡化模具加工。Hasco公司的Brenda Clark說，當出現故障或僅僅是因為系統的正常磨損而需要更換時，歧管、注嘴和加熱器的備件將變得更加標準化以便于操作。標準化還將幫助設計人員設計出更好的模具，并為模具制造商提供關鍵的尺寸細節，以實現更精確的加工，從而減少配合或泄漏問題。同時，這也將促進為所有終端用戶制造出更可靠的系統和熱半模。