與普通流道模具相比,熱流道模具中的澆注系統在使用過程中始終處于高溫狀態,塑料熔體在高溫、高壓作用下很易在熱流道系統的零件連接處發生泄漏。熔體泄漏不僅會影響塑件質量,而且會嚴重損壞模具,導致無法生產。熱流道模具發生泄露的部位主要有兩個,一是流道板上流道端面處,二是流道板與噴嘴(包括澆口噴嘴和主流道噴嘴)的結合面處。熔體泄漏的原因多種多樣,歸納可分為操作、裝配工藝不當,密封設計不合理3個方面。本文就熔體泄漏的原因及預防止措施作一介紹。
1工藝因素引起的熔體泄漏
操作工藝不當是模具生產過程中出現熔體泄漏的主要原因之一。為彌補熱流道系統零件的熱膨脹,在設計和裝配模具時,零件間往往存在一定的冷間隙。只有在規定的操作溫度下,零件熱膨脹才能完全消除冷間隙達到密封防漏。操作不當引起的熔體泄漏主要出現在以下幾種情況下:(1)系統升溫過程不當或溫度控制不均勻引起的熔體泄漏。在升溫過程中,如噴嘴升溫速度高于熱流道板升溫速度,系統零件軸向熱膨脹后將限制熱流道板的橫向熱膨脹,引起熱流道板變形而出現熔體泄漏。澆注系統零件溫度不均勻會引起零件的不均勻膨脹,也會使零件發生扭曲變形而出現熔體泄漏。(2)系統沒有達到規定的操作溫度時提前注射。如所示,系統受熱后支承圈6、熱流道板5和澆口噴嘴4在軸線方向發生熱膨脹,支承圈壓緊在定模安裝板3上,并在熱流道板和噴嘴間產生一定的熱壓力。如在沒有達到規定溫度時進行注射,熱膨脹產生的熱壓力不足以抵消熔體壓力將使噴嘴4和熱流道板5發生分離而出現熔體泄漏。(3)系統加熱溫度高于操作溫度引起的熔體泄漏。在這種情況下,由于熱膨脹量過大產生很大的熱壓力,會使系統零件發生變形而出現熔體泄漏。
另一方面,當澆注系統溫度降低為操作溫度時,由于帶剛性邊緣的熱噴嘴對熱膨脹的適應性差,也會出現熔體泄漏。
綜上所述,按正確的步驟和工藝條件進行操作是避免熔體泄漏的前提。一般的熱流道模具可按下列步驟進行操作:
(1)加熱熱流道系統到設定溫度。一般分為兩步進行:首先是?軟啟動,以消除加熱器中的潮氣。
(2)加熱模具到設定溫度。特別是大型模具,注射前加熱,注射時再冷卻。
(3)加熱注射機料筒到設定溫度。
第二步,滿負荷將系統加熱到設定溫度,可先將噴嘴溫度加熱到熱流道板溫度的2/3,待熱流道板溫度達到設計溫度后再將噴嘴溫度加熱到設定溫度。
(4)對新的或已清洗的熱流道系統,應先采用低壓慢速注射。
(5)注射進行幾個循環后如沒有熔體泄漏現象,再采用設置的注射工藝參數進行生產。
2熱流道系統的密封設計
2.1熱流道系統的熱膨脹補償
室溫下裝配的模具在熱流道系統零件的熱膨脹時會引起零件間產生相對位置的變化,為彌補零件的熱膨脹,需留出合適的膨脹間隙,如所示的冷間隙A和C.熱流道板通過中心定位銷7固定在定模板1上,受熱后向四周伸長。熱流道板的橫向熱膨脹將減小熱流道板與止轉銷2的間隙A,如設計時A值小于熱流道板的橫向熱膨脹量,受熱后止轉銷將阻止熱流道板的橫向伸長,造成熱流道板的翹曲變形,使熱流道板與噴嘴間密封失效而引起熔體泄漏。支承圈6、熱流道板5、澆口噴嘴4的軸向熱膨脹將消除冷間隙C.如冷間隙過大,軸向熱膨脹量不足,在注射時熔體壓力將使澆口噴嘴4和熱流道板5發生分離出現熔體泄漏。如冷間隙過小,系統熱膨脹壓力過大,將會使系統零件發生彎曲,或壓應力超過定模板的屈服應力,使支承圈壓潰定模板,從而限制熱流道板的橫向熱膨脹,造成澆口噴嘴和熱流道板間發生熔體泄漏。因此,在設計模具時,正確計算系統熱膨脹量,留出合理的熱膨脹間隙是防止熔體泄漏的前提。系統線性熱膨脹量可采用下列公式計算:L=TL(1)系統熱膨脹受阻產生的熱應力為:=EL-CL(2)定模固定板壓力采用下式校核p(3)式中:L為熱流道系統的線性熱膨脹量,mm;為系統零件材料的線熱膨脹系數;T為熱流道系統零件與模具的溫差;L為室溫下流道系統零件在膨脹方向上的長度,mm;為系統熱膨脹受阻產生的熱應力,MPa;C為預留間隙量,mm;E為系統零件的彈性模量,MPa;p為定模固定板材料的許用壓應力。
2.2熱流道系統的密封形式
熱流道板與噴嘴間采用平面密封,是國外熱流道系統常見的一種密封形式。系統軸向熱膨脹后支承圈壓在定模固定板上,在熱流道板和噴嘴結合平面處產生一定的熱壓力抵消熔體壓力進行密封防漏。這種結構形式不能保證冷密封,也沒有過熱保護措施,只有在設定的溫度條件下才能保證熱流道板與噴嘴的密封。設計時需準確計算熱膨脹量,留出合適的冷間隙C.
b在噴嘴和熱流道板結合平面上采用了O型密封圈,O型密封圈用不銹鋼管制成,裝配時有2030鋼管直徑的預緊量防止熔體泄漏。這種結構形式非常適合低剛度的熱流道板和模具。
采用了彈性連接,由彈簧提供預緊力實現冷卻狀態下的密封,過熱時彈簧吸收熱膨脹防止系統損壞和泄漏,是一種較為理想的密封形式。
澆口噴嘴通過螺紋固定在熱流道板上,系統熱膨脹時噴嘴和滑動壓環隨熱流道板一起移動。由于噴嘴的移動會造成噴嘴流道軸線與定模板上澆口軸線的錯位,因此在設計噴嘴位置時需考慮橫向熱膨脹量。這種密封形式適用于注射點少、噴嘴間距不大的場合。
3熱流道板裝配工藝
熱流道系統的裝配精度和安裝次序直接關系到熔體是否發生泄漏。如噴嘴高度不一致,最短的噴嘴與熱流道板間存在間隙會引起熔體的泄漏,支承墊高度與噴嘴高度不一致引起的熱流道板變形也會造成熔體的泄漏等。
下面以1模4腔塑料盒熱流道模具為例說明熱流道板的裝配工藝:(1)緊固定模固定板。(2)將流道堵塞7壓入熱流道板10,找正方向后裝入止轉銷2防轉,然后用壓緊螺釘3壓緊堵塞,并用O型金屬密封圈防止熔體泄漏。(3)將澆口噴嘴1和支承墊15安裝在定模板14中,以定模板平面為基準檢驗所有噴嘴裝配平面的高度是否一致,如不一致,按最小值進行修磨,允差為0.01mm。(4)試裝熱流道板,檢驗熱流道板和止轉銷2徑向和軸向是否有必要的間隙A和B.(5)用螺栓將墊板框12固定在定模板14上。(6)以墊板框12上平面為基準,修配所有的承壓圈6,使其高度一致,并與墊板框上平面有間隙C.(7)將主流道噴嘴9旋入熱流道板10。
