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熱流道注射模的密封與裝配工藝
與普通模具相比，熱流道模具中的澆注系統(tǒng)在使用過(guò)程中始終處于高溫狀態(tài)，塑料熔體在高溫、高壓作用下很容易在熱流道系統(tǒng)的零件連接處發(fā)生泄漏。熔體泄漏不僅會(huì)影響塑件質(zhì)量，而且會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞模具，導(dǎo)致無(wú)法生產(chǎn)。熱流道模具發(fā)生泄露的部位主要有兩個(gè)，一是熱流道板上流道端面處，二是熱流道板與噴嘴（包括澆口噴嘴和主流道噴嘴）的結(jié)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(dāng)，密封設(shè)計(jì)不合理3個(gè)方面。本文就熔體泄漏的原因及預(yù)防作一一介紹。
1、工藝因素引起的熔體泄漏
操作工藝不當(dāng)是模具生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)熔體泄漏的主要原因之一。為彌補(bǔ)熱流道系統(tǒng)零件的熱膨脹，在設(shè)計(jì)和裝配模具時(shí)，零件間往往存在一定的冷間隙。只有在規(guī)定的操作溫度下，零件熱膨脹才能完全消除冷間隙達(dá)到密封防漏。操作不當(dāng)引起的熔體泄漏主要出現(xiàn)在以下幾種情況下：
（1）系統(tǒng)沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的操作溫度時(shí)提前注射。如所示，系統(tǒng)受熱后支承圈6、熱流道板5和澆口噴嘴4在軸線(xiàn)方向發(fā)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(chǎn)生一定的熱壓力。如在沒(méi)有達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)進(jìn)行注射，熱膨脹產(chǎn)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(fā)生分離而出現(xiàn)熔體泄漏。
（2）系統(tǒng)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(guò)大產(chǎn)生很大的熱壓力，會(huì)使系統(tǒng)零件發(fā)生變形而出現(xiàn)熔體泄漏。另一方面，當(dāng)澆注系統(tǒng)溫度降低為操作溫度時(shí)，由于帶剛性邊緣的熱噴嘴對(duì)熱膨脹的適應(yīng)性差，也會(huì)出現(xiàn)熔體泄漏。
（3）系統(tǒng)升溫過(guò)程不當(dāng)或溫度控制不均勻引起的熔體泄漏。在升溫過(guò)程中，如噴嘴升溫速度高于熱流道板升溫速度，系統(tǒng)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(xiàn)熔體泄漏。澆注系統(tǒng)零件溫度不均勻會(huì)引起零件的不均勻膨脹，也會(huì)使零件發(fā)生扭曲變形而出現(xiàn)熔體泄漏。
綜上所述，按正確的步驟和工藝條件進(jìn)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(jìn)行操作：
（1）加熱模具到設(shè)定溫度。特別是大型模具，注射前加熱，注射時(shí)再冷卻?！ ?/span>
（2）加熱注射機(jī)料筒到設(shè)定溫度?！ ?/span>
（3）加熱熱流道系統(tǒng)到設(shè)定溫度。一般分為兩步進(jìn)行：
首先，是軟啟動(dòng)，以消除加熱器中的潮氣?！ ?/span>
其次，滿(mǎn)負(fù)荷將系統(tǒng)加熱到設(shè)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(dá)到設(shè)計(jì)溫度后再將噴嘴溫度加熱到設(shè)定溫度?！ ?/span>
對(duì)新的或已清洗的熱流道系統(tǒng)，應(yīng)先采用低壓慢速注射。
注射進(jìn)行幾個(gè)循環(huán)后如沒(méi)有熔體泄漏現(xiàn)象，再采用設(shè)置的注射工藝參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。
2、熱流道系統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)
2.1熱流道系統(tǒng)的熱膨脹補(bǔ)償
室溫下裝配的模具在熱流道系統(tǒng)零件的熱膨脹時(shí)會(huì)引起零件間產(chǎn)生相對(duì)位置的變化，為彌補(bǔ)零件的熱膨脹，需留出合適的膨脹間隙，如圖所示的
冷間隙A和C.熱流道板通過(guò)中心定位銷(xiāo)7固定在定模板1上，受熱后向四周伸長(zhǎng)。熱流道板的橫向熱膨脹將減小熱流道板與止轉(zhuǎn)銷(xiāo)2的間隙A，如設(shè)計(jì)時(shí)A值小于熱流道板的橫向熱膨脹量，受熱后止轉(zhuǎn)銷(xiāo)將阻止熱流道板的橫向伸長(zhǎng)，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(guò)大，軸向熱膨脹量不足，在注射時(shí)熔體壓力將使?jié)部趪娮?/span>4和熱流道板5發(fā)生分離出現(xiàn)熔體泄漏。如冷間隙過(guò)小，系統(tǒng)熱膨脹壓力過(guò)大，將會(huì)使系統(tǒng)零件發(fā)生彎曲，或壓應(yīng)力超過(guò)定模板的屈服應(yīng)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(fā)生熔體泄漏。因此，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，正確計(jì)算系統(tǒng)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(tǒng)線(xiàn)性熱膨脹量可采用下列公式計(jì)算：L=TL
系統(tǒng)熱膨脹受阻產(chǎn)生的熱應(yīng)力為：=EL-CL
定模固定板壓力采用下式校核p
（3）式中：L為熱流道系統(tǒng)的線(xiàn)性熱膨脹量mm；為系統(tǒng)零件材料的線(xiàn)熱膨脹系數(shù)；T為熱流道系統(tǒng)零件與模具的溫差；L為室溫下流道系統(tǒng)零件在膨脹方向上的長(zhǎng)度 mm；為系統(tǒng)熱膨脹受阻產(chǎn)生的熱應(yīng)力，MPa；C為預(yù)留間隙量，mm；E為系統(tǒng)零件的彈性模量，MPa；p為定模固定板材料的許用壓應(yīng)力，MPa.
2.2熱流道系統(tǒng)的密封形式
熱流道板與噴嘴間采用平面密封，是國(guó)外熱流道系統(tǒng)常見(jiàn)的一種密封形式。系統(tǒng)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(jié)合平面處產(chǎn)生一定的熱壓力抵消熔體壓力進(jìn)行密封防漏。這種結(jié)構(gòu)形式不能保證冷密封，也沒(méi)有過(guò)熱保護(hù)措施，只有在設(shè)定的溫度條件下才能保證流道板與噴嘴的密封。設(shè)計(jì)時(shí)需要準(zhǔn)確計(jì)算熱膨脹量，留出合適的冷間隙C。圖2b在噴嘴和熱流道板結(jié)合平面上采用了金屬0型密封圈，0型密封圈用不銹鋼管制成，裝配時(shí)有20％-30％鋼管直徑的預(yù)緊量防止熔體泄漏。這種結(jié)構(gòu)形式非常適合于低剛度的熱流道板和模具。圖2c采用了彈性連接，由彈簧提供預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)冷卻狀態(tài)下的密封，過(guò)熱時(shí)彈簧吸收熱膨脹防止系統(tǒng)損壞和泄漏，是一種較為理想的密封形式。圖2d采用了螺紋聯(lián)接(細(xì)牙螺紋)進(jìn)行密封。澆口噴嘴通過(guò)螺紋固定在流道板上，系統(tǒng)熱膨脹時(shí)噴嘴和滑動(dòng)壓環(huán)隨熱流道板一起移動(dòng)。由于噴嘴的移動(dòng)會(huì)造成噴嘴流道軸線(xiàn)與定模板上澆口軸線(xiàn)的錯(cuò)位，因此在設(shè)計(jì)噴嘴位置時(shí)需要考慮橫向熱膨脹量。這種密封形式適用于注射點(diǎn)少，噴嘴間距不大的場(chǎng)合。
3熱流道板裝配工藝
熱流道系統(tǒng)的裝配精度和安裝次序直接影響著熔體是否發(fā)生泄漏。例如噴嘴高度不一致，最短的噴嘴與熱流道板間存在間隙會(huì)引起熔體的泄漏，支承墊高度與噴嘴高度不一致所引起的流道板變形也會(huì)造成熔體的泄漏等。
下面以l模4腔塑料盒熱流道模具為例說(shuō)明熱流道板的裝配工藝，如圖3所示。
圖3熱流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1．熱電偶2．熱流道板3．主流道噴嘴4．鋁蓋板5．流道堵塞6．承壓圈7．電熱管8．密封圈9．壓緊螺釘1O．止轉(zhuǎn)銷(xiāo)l1．澆口噴嘴12支承墊13．定模板14．止轉(zhuǎn)定位銷(xiāo)15．墊板框(1)將流道堵塞5壓人流道板2，找正方向后裝人止轉(zhuǎn)銷(xiāo)10防轉(zhuǎn)，然后用螺釘9壓緊堵塞，并用金屬0型密封圈防止熔體泄漏。(2)將噴嘴ll和支承圈12安裝在定模板13中，以定模板平面為基準(zhǔn)，檢驗(yàn)所有噴嘴裝配平面的高度是否一致，如果不一致，按最小值進(jìn)行修磨，公差為±0．01mm。(3)試裝熱流道板，檢驗(yàn)熱流道板和止轉(zhuǎn)銷(xiāo)14徑向和軸向是否有必要的間隙A和日。(4)用螺栓將墊板框15固定在定模板13上。(5)以墊板框15上平面為基準(zhǔn)，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。(6)將主流道噴嘴3旋人熱流道板2。(7)緊固定模固定板。
4結(jié)束語(yǔ)
熔體泄漏是熱流道模具常見(jiàn)的故障和失效形式。操作方法不當(dāng)、密封設(shè)計(jì)不合理和裝配工藝不當(dāng)是造成熔體泄漏的直接原因。因此，在操作上應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行操作，時(shí)刻注意工藝參數(shù)的變化，對(duì)操作人員進(jìn)行必要的技術(shù)培訓(xùn)，做到定人定崗。在設(shè)計(jì)上應(yīng)正確選擇流道板的密封形式，并準(zhǔn)確計(jì)算熱膨脹量。在裝配時(shí)按照正確的裝配順序，精確檢驗(yàn)關(guān)鍵部位的裝配精度，嚴(yán)格按照設(shè)定的間隙量進(jìn)行裝配?？傊m然熱流道模具漏料的原因多種多樣，只要在操作、設(shè)計(jì)、零件加工和模具裝配過(guò)程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范，熔體泄漏問(wèn)題是完全可以避免的。6參考文獻(xiàn)【1】王建華，徐佩弦．注塑模的熱流道技術(shù)
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