选择与购买热流道系统时要注意的事项

优胜设计陈老师

选择与购买热流道系统时要注意的事项
    作者: Bob Meng (孟博),  模具CAE公司总裁
  
    热流道系统是注塑成型领域里一项比较复杂的技术。 模具设计制造者与模具用户选择与购买热流道系统时，有很多需要考虑注意的问题。
    一 热流道供应商的选择
    模具制造公司在设计制做热流道模具时，不是简单地到热流道供应商买一个热流道系统装到模具上就完了。 其实在模具制造公司和热流道供应商之间，从热流道模具的概念设计阶段，至模具的实际制做过程，到最后模具的使用，都存在着很多细致密切的在技术与商业方面上的协调与合作。 所以模具制造公司和模具用户应选择好热流道供应商。在选择一个热流道供应商时，要重点考察两个基本方面，一是该热流道供应商生产的热流道元件的品种数量与质量， 二是该热流道供应商在模具用户所在地区的技术支持与售后服务。
    1．热流道元件的品种数量与质量
    上一篇曾介绍过热流道系统共有热尖式（HOT TIP），浇套式（SPRUE GATING）及阀针式（VALVE GATING）三大类型。其实在每种类型中又可细分为很多产品系列。如热尖式喷嘴（NOZZLE）中的浇道截面直径可经常由4毫米到12毫米不等，喷嘴也随之做成大小不同的产品系列。喷嘴浇口镶件也有很多变体，以满足不同的应用要求。所以欲选的热流道供应商的产品系列越丰富越好。 这样用户可以有更大的热流道元件的选择性，用热流道生产的塑件种类，尺寸重量与应用范围也就更广，更有利于优化注塑生产过程，提高产品质量。
    在注塑成型加工塑料制品时，热流道系统与热流道模具是处在高温和高压动负荷状态下工作的。导致热流道系统元件失效的因素很多。 并且注塑成型加工主要应用于大批量塑件生产。一但有任何停产现象，经济损失非常严重。 所以热流道系统的质量和可靠性非常重要。客户应深入了结考察热流道供应商生产的热流道元件的质量和应用历史。一些比较优秀的热流道生产商已获国际组织ISO质量标准认证。
    2．技术支持与售后服务
    在使用热流道模具时，除了首先要选用可靠的热流道系统外，用户也要考虑万一热流道出现任何问题，能否得到及时有效的技术支持与售后服务这一重要因素。许多热流道供应商在自己公司总部所在国家和地区有强大有力的技术支持与服务网，并配备可随时访问客户进行排故的专职服务人员。但这些厂商在远离自己公司总部的其它国家和地区，则常常是只设一些侧重热流道产品销售的办事机构。技术支持就相对来说逊色许多。 用户应注意这一因素。

    二 选择与购买热流道系统时的若干技术问题
    用户在选择与购买热流道系统时会涉及很多具体技术环节。 如果用户具备良好的与热流道相关的技术知识，就容易选择与购买好最合适的热流道系统，保证后面注塑生产过程顺利和提高产品质量。
    1．热流道产品系列的正确选择
    热流道供应商常常按照加工塑件尺寸重量大小的不同，将其热流道元件制成产品系列。 如大的塑件使用大尺寸的喷嘴加工，小的塑件用小尺寸的喷嘴加工。 所以用户在正确地选择热流道类型（既是选用热尖式还是及阀式系统）以后，就是热流道产品系列的选择。并由此决定模具的结构尺寸与设计制造。如果热流道产品系列选择的不正确，到了模具加工后期或在塑件生产时才发现，其错误是非常严重并很难挽救的。为帮助正确地选择热流道产品系列，每个热流道供应商都有一些指导性的技术文件供使用参考。用户应与热流道供应商密切合作，选择好热流道产品系列。
    2．热流道系统中的注塑压力损失
    热流道系统中的注塑压力损失不容忽视。许多热流道模具用户有一种误解，既认为冷流道相比，热流道的注塑压力损失要小很多。原因是位于热流道里的塑料溶体在整个注塑过程中始终是热的。其实很多时候情况正好相反。在热流道模具中由于热流道结构设计的需要，会使溶体在热流道系统里的流动距离大大增加。 因此热流道系统中的注塑压力损失也往往较大。在实际应用中，由于热流道系统中注塑压力损失过大，造成注塑成型困难的情况是很多的。所以对加工流动性差的塑料（如PC，POM等），溶体在热流道系统里的流动距离大的，或制件重量大等情况，都应采用CAE软件进行流道分析计算。侧重于流道分析计算的CAE软件有MoldCAE等。
    3．标准与非标准热流道系统
    各个热流道厂家都提供标准与非准标两种热流道系统。如有可能，用户应尽量选择准标热流道系统。既尽量选择准标长度与尺寸的喷嘴，热流道板，浇口镶件等。其好处是准标热流道系统比非准标热流道系统价格低，交货期要短很多。而且零件有互换性，有利于将来的使用与维护。一旦某个零件坏了，再买另一个准标零件装上就行了。常见的标准热流道板的形状有2腔一列，4腔一列，8腔一列，4腔X形状，8腔XX形状等。
    4．模具上型腔数与布局的选择
    用户在设计热流道模具选择型腔数时，除了尽量多放型腔提高生产效率外，还应考虑热流道的设计问题。 模具上型腔数与布局的选择应有利于塑料溶体在热流道系统里的流动平衡。举例来说，若将几个形状相同的型腔布置成一列，则最好把型腔数选为2个或4个，而不要选为3个。因为对2型腔或4型腔成一列的模具，可将其热流道设计成完全自然平衡的系统。相反的，3型腔的模具则需对热流道分流板进行人为流动平衡。既在热流道分流板上对不同的流动路经采用不同的浇道尺寸，以力图达到流动平衡的目的。流动平衡的好坏就取决于具体的热流道设计人员工作质量了。所以用户应尽量选择有利于流动平衡的型腔数（如选16型腔而不选15型腔等），以消除人为设计流动平衡所带来的任何失误。
    5．最小型腔距离的限制
    在设计生产微小零件的模具时，人们一般希望将型腔距离安排的尽量近一些，这样模具可紧凑些并可能放上更多的型腔。 但最小型腔距离会受到热流道元件如喷嘴之间最小距离尺寸的限制。所以用户在设计型腔距离很近的模具时，要注意检查最小允许喷嘴距离。以避免模具设计返工。
    6．加工塑料的种类
    在选择热流道系统时，加工塑料的种类是一个非常重要的考虑因素。若加工玻璃增强的塑料（如玻璃增强尼龙材料等）就应选用耐磨性好的浇口镶件。 若加工容易热分解的塑料（如PVC）就应选用浇道通畅，没有流动死角的热流道系统。若加工流动性差的塑料（如PC）就应考虑选用较大的喷嘴系列，及在热流道板中使用较大的浇道截面尺寸等。
    7．热流道产品的成熟性
    每种热流道产品的成熟性与应用历史长短是不一样的。一个新面世的热流道产品是需要较长的时间来逐步完善的。热流道厂商在不断引进新产品的同时，也会淘汰经实践证明不合适的热流道产品。所以用户应尽量选择成熟性好，比较流行，应用历史长的热流道产品。对于这类产品无论是热流道厂商，还是别的热流道用户，都有较多的经验和成功案例可以供经验不多的新用户借鉴。
    8．热流道系统发货前的状态
    有的热流道供应商在将其热流道系统发货给用户之前，会对系统进行一定的测试。对非常重要的应用项目甚至会进行实际注塑成型实验。 但每个热流道供应商在热流道系统发货前的测试范围是不一样的。用户应予以了解，做到心中有数。
    9．热流道的多区域温度控制
    用户若需要购买大尺寸复杂的热流道系统，或加工对温度敏感，加工参数范围狭窄的塑料，则应选择具有多区域分别控温的热流道设计方案。 这样用户可根据需要对温度分布进行局部调整和控制。一个理想的热流道系统应该有均匀一致的温度分布。但实际上会有多种原因导致热流道各处温度的不同。如热流道加热元件的质量原因，热流道系统与模具结合配合处热量的过度丧失，塑料溶体在热流道里各处剪切热的不同等。热流道系统尺寸越大越复杂，就越应该选择具多区域温度控制的热流道系统。
    10.有换色要求的应用项目
    有的用户用同一个模具生产具有不同颜色的同一品种的塑件，这就是有换色要求的应用项目。在订购热流道时，应尽量选择浇道体积小的热流道系统以加速换色过程和减少废料。 同时热流道系统中的任何流道转弯处都必须圆整光滑，没有流动死角。若用阀式热流道系统生产有换色要求塑件，在阀针的后面常常会有流动死角（DEAD SPOT），须给予格外注意。
    11．一模异型多腔模具
    在设计一模异型多腔考虑模具时，必须考虑流动的平衡问题。如果零件尺寸重量差别过大，各型腔的注塑压力差别在200-300BAR以上的话，靠改变热流道系统里的浇道尺寸是难以达到流动平衡的。如果在一模异型多腔模具中流动不平衡，就会出现有的零件充模保压不够，别的零件却充模过度，飞边大残余应力高等问题。这时应考虑使用阀式热流道系统，或改变模具的整体设计方案。阀式系统允许用户在适当的时刻关闭早期充满的型腔浇口，以避免这些型腔的充模过度问题。
    12．型腔与热浇道体积的比例关系
    与型腔体积相比，热流道系统的浇道体积不可过大。否则塑料溶体在热流道系统里停留时间过长，会产生热分解。无法生产合格塑件。如果塑料制件重量实在太小，就应采用冷热浇道并用的方案。因使用冷浇道后注射量增大，有助于改进型腔与热浇道体积的比例关系，缩短塑料溶体在热流道系统里停留时间。
    13．采用试用模具
    热流道模具比较贵重，尤其是高型腔数的热流道模具（如96，128型腔等），价格就更高。如果是要开辟一个新的应用领域，经验不足，或是试图采用较新的热流道元件（如喷嘴或新的浇口）等，就应考虑先制做一个简单的，单型腔的试用模具，来进行方案的可行性研究验证。取得足够经验后，再制做价格贵重正式的工作模具。
    14．模具图上热流道元件的绘制
    热流道供应商一般都会将其热流道元件制成电子图库，供用户使用。模具设计人员在设计绘制模具图时，可以从热流道元件电子图库中选取需要的喷嘴等元件图，放到合适的模具位置上。因热流道供应商会经常更新换代其热流道产品，所以用户应注意从热流道厂家不断的索取最新的图库。虽然人们已开始用3D方法设计模具，但目前各热流道供应商的热流道元件电子图库绝大多数仍是2D的。一些厂商已开始着手建立3D热流道元件图库，以适应3D模具设计发展的需要.
    15．质量保修期限
    热流道供应商都会提供一些对其热流道产品的保修期限。保修期限从一年至五年不等，取决于热流道厂商和用户具体购买的热流道产品项目。在保修期内，若热流道产品在用户正常的操作使用下发生问题，热流道供应商会给予免费更换。显然保修期限越长，对用户越有利。为保证质量保修期有效，用户应尊重热流道的使用与保养规定，不可未经热流道供应商同意，修改变动任何热流道元器件。

    三 小结
    本篇讨论了在选择与购买热流道系统时，需要注意考虑的若干问题。热流道模具与传统的注塑模具的生产与使用一样，其中有很多经验与技巧，用户需要时间逐步积累。