热流道系统的结构及其发展应用

1、热流道系统的结构及其发展应用四川大学高分子材料科学与工程学院 专业：模具设计与制造1专题大纲一.热流道系统概述二.热流道系统的基本特点三.热流道系统技术分类及结构介绍四.现阶段国内外热流道系统发展的现状及成果五.热流道系统的发展趋势21.1热流道技术简介 概述 热流道注射模是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注射机喷嘴出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融。停车后一般不需要打开流道取出凝料，再开车时只需加热流道到所需温度即可。 31.1热流道技术简介 应用概况 无流道注射成型法问世于上世纪50年代，其应用推动虽经历了

2、一个较长时间，但其市场占有率仍逐年上升。在80年代中期，美国的热流道模具占注塑模总数的1517%，欧洲为1215%，日本约为10%。到了90年代，美国生产的塑料注射模具中热流道模具已占40%以上，在大型制品的注射模具中则占90%以上采用了热流道。41.2热流道技术近期应用概况 近期，据资料统计在国外50的模具采用热流道技术，甚至有些国家达到了80。但在我们国家，由于生产力和科技水平的发展等因素，在国内最多仅有30的模具采用热流道，与国外相比相差甚远。但是，随着聚合物工业的发展，热流道技术将不断完善并广泛使用。5二.热流道系统的基本特点 优点：1）节约原料，降低制品的成本。 2）提高产品质量。

3、3）操作简化，周期缩短。 4）适用树脂范围广，成型条件设定方便。 5）多种浇口方式，进料平衡。 6）能用于精密成型，成型条件的设定较方便。6缺点：1）模具结构较复杂，须防止因热膨胀产生泄漏，制造成本较高。2）要求严格精密的温度控制。 3）成型树脂必须清洁无杂物,对制件形状和使用塑料亦有限制。4) 有些树脂更换及换色较困难，必须用很多料较长时间清洗。5）不适合小批量生产及形状有明显限制的制品生产。6）维修保养较困难，需要把整副模具拆下来。 7热流道系统的适应性 对塑料性能的要求 1） 熔融温度范围宽，树脂对温度不敏感，低温流动性好，高温热稳定性好。2） 粘度随温度变化小，粘度和流动性对压力变化不

4、敏感，低压下也有良好流动性。3） 固化温度和热变形温度高，在较高温度下可快速固化以推出制品，且推出时不产生变形，缩短成型周期。4） 热传导系数高，导热性好，制品在模具中能快速冷却。5）比热容低，塑料既容易熔融又容易凝固。 8聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚甲醛（POM）ABS聚氯乙烯（PVC）聚碳酸酯（PC）绝热流道井式喷嘴可可稍难稍难不可不可不可延长喷嘴可可可可可不可不可主流道喷嘴可可稍难稍难不可不可不可点浇口型可可稍难稍难不可不可不可半绝热流道可可稍难稍难不可不可不可加热流道可可可可尚可尚可可各种塑料对绝热流道和热流道的适用性9热流道系统的适应性2 选择热流道系统的原则选择热

5、流道系统制品的形状树脂的特性经济角度生产总量成型树脂流动距离范围制品成型后变形很大熔接痕影响使用强度缩短成型周期产生的经济效益节约树脂的经济效益简化作业的经济效益机械手取冷流道凝料产的故障率热流道系统增加的模具制造费用10热流道系统的分类无流道模绝热流道模具半热流道模具热流道模具按浇口方式分直浇口式点浇口式按加热方式分热流道板式内加热式外加热式喷嘴加热方式侧浇口式叠层热流道式11热流道结构示意图12热流道系统的主要组成部分热流道板（manifolds） 内加热式热喷嘴（hot nozzles ） 外加热式 针阀式加热元件（heating elements）热传感器（sensors and th

6、ermal couples ）温度控制器（temperature controllers）13内加热及外加热系统14热流道板(manifold) 热流道板的主要任务是恒温地将熔体从主流道送入各个单独喷嘴。在熔体传送过程中，熔体压力降应尽可能小，并不允许有材料降解。熔体到各喷嘴的流程应尽量一致。为节省加热功率，其体积以小为宜，但过小则热容量太小，温度不易稳定。 热流道板应采用厚板整体加工方式。与熔体接触的流道表面，钻孔后需用铰刀铰后再抛光。流道的端点不允许有盲孔，转角的形状应与流道平滑过渡。 15热流道板（续） 热流道板应该选用比热小，热传导率高的材料制作。一般用钢材制造热流道板，用鈹銅或銅制造

7、喷嘴，以使其保持均匀的温度。近年来，推荐采用内壁经过精加工的，质量高的不锈钢管制作大型制品模具的热流道，其周围用铸銅固定。 在支承部位采用高强度接触面积小的支承垫或在热流道板与定模板间采用空气隙隔热。16热流道板（集流腔）类型1718加热式喷嘴示意图 1.衬套 2.芯体 3.定位圈4.热电偶 5.电加热圈6.隔热罩 7.模具 8.流道 9.绝热垫 10.喷嘴头11.鱼雷头 19Nozzle PZ：平头直浇口热喷嘴 PRZ：内热式热喷嘴 20 针阀式喷嘴 （ Needle valve nozzle）21加热元件 (heating elements)为保持流道内的塑料呈熔融状态，必须使用加热元件对

8、热流道板或喷嘴加热。对加热元件要求体积小，功率大（升温快），使用时更换方便及安全可靠，加热元件的稳定性及耐久的使用寿命时热流道技术的关键。常见加热元件有： 加热棒：常用于内热式喷嘴及热流道板，寿命长，机械强度高，可及时更换。22加热元件 (heating elements)（续）板状加热器（加热圈)：常用在内热式喷嘴尾部加热；热流道板进料主流道加热；直径较大的外热式喷嘴加热。螺旋式加热器主要用于外热式喷嘴加热。新型集中供热式热管：加热装置在模具外侧，根据热管原理，降热量传递到流道各个部位，等温性能好，传热效率高，可实现一点控温。厚膜加热器:根据夹心原则设计，包含了一层类似玻璃的绝缘层，一个可调

9、节的平板电阻加热器。提高了温度均匀性，加强了热交换，减少空间和加长使用寿命。23Heating Elements24温度控制器(temperature controller) 热流道模具对于喷嘴及浇口区域的温度变化极为敏感，准确的温度控制是顺利完成热流道自动操作的关键。 目前国内注射模的热流道绝大多数用直接电加热法，由于采用分区加热，多点控温，需要多个加热及控温装置。常用的温度控制系统为温控表控制接触器，当模具温度低于设定值，接触器闭合，全电压加在加热元件上，温升很快。缺点是温度波动范围大，对加热元件损坏严重。 近年来，在大型热流道模具上逐步采用脉冲调宽式温控系统，输出控制器件选用进口大功率双向可控硅输出，工作稳定，性能可靠。 目前，国外的热流道温控系统已实现微电脑控制，采用PID连续调节，其精度可达 0.5 。25现阶段国内外热流道系统发展的现状及成果热流道模具的结构元件热流道系统的电热元件和温控系统 热流道系统热平衡分析、热量和充模力的计算 热流道模具的CADCAE/CAM热流道的大型模具和精密成型模具热流道的叠层式模具和双元素注射模热流道模具的快速换料工艺26国内热流道系统的进展结构元件电热元件和温控系统热平衡分析、热量和充模力的