微型零件的注塑成型的熱流道解決方案

    微型零件的注塑成型要求采用創(chuàng)新的熱流道解決方案，以滿足注塑模具工人和模具制造商的需求。

精密微型零件的注塑成型向模具制造商和熱流道供貨商提出了特殊的要求。由于這類零件的重量只有0.05~2g，因此流道系統(tǒng)的重量對零件的價格也產(chǎn)生很大的影響。事實上，大部分微型零件的生產(chǎn)采用很小的公差尺寸，為了保證各型腔能夠均勻地注入熔液，因此要使用自然平衡的流道系統(tǒng)。

經(jīng)過固化的流道系統(tǒng)，其流道的重量要比零件的重量大很多倍。這必然會增加每個零件的材料費用，而且還需要增添流道與零件的分離設(shè)備，使零件的總體價格增加。

圖1 帶有4、8和16個尖端的微型熱流道系統(tǒng)

另一方面，如果采用普通的商用熱流道系統(tǒng)，由于直接注射零件所需的噴嘴尺寸和數(shù)量等原因，必然會增加模具的尺寸和模具的制造成本。為了降低模具和材料的成本，對于控制區(qū)域較少、節(jié)距很小的大量模腔而言，需要一套全面平衡的熱流道系統(tǒng)。

最小節(jié)距尺寸平衡

在小型零件的注塑模中，熱流道尖端的節(jié)距尺寸對模具的大小起著決定性的作用。為了縮小模具的尺寸，要將熱流道尖端直接擰緊到岐管上。然后通過一個特殊的分配裝置使其獲得自然平衡。圖1所示為4、8和16個下行流道應(yīng)用領(lǐng)域中使用的熱流道系統(tǒng)。熔液的內(nèi)部分布如圖2所示。一個經(jīng)過徑向銑削加工的圓柱形岐管可將熔液分流到具有同樣流動長度的各個流道的尖端上。這種設(shè)計使全面平衡的熱流道系統(tǒng)包容在有限的空間內(nèi)。

圖2 外部帶有銑削流道的圓柱形特殊分流元件

采用技術(shù)型樹脂（特別是含有阻燃添加劑的樹脂）是非常重要的，它可使岐管中的材料維持很短的駐留時間。實際上，較低的壓力損耗和很短的駐留時間是互相矛盾的。對于較低的壓力損耗而言，需要很大的流量，而對于較短的駐流時間而言，則需要較小的流量。采用外部銑削加工的圓柱形岐管，就可以同時滿足這兩種要求。

如果選用嚴格的材料，也必須計算在這個系統(tǒng)中的駐留時間和壓降。市場上有很多計算程序可供使用，可以計算出最佳的方案。

該圓柱形元件安裝于岐管體上，采用一個加熱筒在中心部位加熱。微小的公差尺寸和精確的制造工藝，再加上獨特的密封塞，可以確保該系統(tǒng)無任何泄漏。

溫度分布對質(zhì)量的影響

材料質(zhì)變的情況不但取決于駐留時間，而且也取決于熱流道元件的溫度分布情況。被加工處理的塑料不得超過其允許的溫度范圍，以避免材料在岐管中變質(zhì)。正因為這個原因，岐管各處的溫度必須均衡分布，這是非常必要的。在熱流道系統(tǒng)中，常常通過加熱元件將一定的熱量傳送到模具中。向模具傳送熱量有三種方式：輻射式；對流式和熱傳導(dǎo)式。

還需要盡量降低這三種熱量傳送方式的數(shù)量。如果采用輻射式傳熱，那就意味著岐管的表面類似于一個白光發(fā)射器；如采用對流式傳熱，應(yīng)盡量保持較小的縫隙，這一點是非常重要的；如采用導(dǎo)熱方式，應(yīng)保證最小的接觸表面。

圖3 加熱元件的功率在岐管各處的分布情況

圖3所示為一個16下行流道的岐管，配有特殊的鈦合金元件，以降低熱傳導(dǎo)，還有一個優(yōu)化加熱器，可以使輻射熱量均勻分布。在岐管的兩端，由于輻射傳送的熱量高于岐管中間的熱量，這就是說，加熱筒的兩端要比中間一段需要導(dǎo)入更多的熱量。

微型熱流道模具的設(shè)計

正如前面所說的，盡最大努力減少模具與熱流道之間的接觸表面，可以降低傳送到模具內(nèi)的熱量（見圖4）。熔液室在鈦合金環(huán)周圍采用正面密封，這樣做可以補償岐管的熱膨脹系數(shù)，避免因熱膨脹所造成的張力影響。負荷表面所承受的壓力很小，因此可降低提升力。在注入室區(qū)域的少量材料有助于快速變色并保持較短的駐留時間。

岐管必須處于中心位置，以保證各個方向上的均勻熱膨脹。尖端之間的較小節(jié)距有利于熱膨脹系數(shù)的精確計算，可以使小注入口的直徑達到0.4mm。

圖4 一個微型熱流道模具的設(shè)計

尖端的材料必須具有良好的綜合性能，在抗磨損性和熱傳導(dǎo)性之間保持一個折衷的水平。為達到這個目標，可采用鉬合金作為尖端的材料。如果能夠考慮到模具設(shè)計中的全部指導(dǎo)方針，那么就能夠在小型注塑機上運用微型熱流道系統(tǒng)制造出注入印記最小的優(yōu)質(zhì)零件。

在模具中，有許多應(yīng)用領(lǐng)域采用微型熱流道。它們可以與很小的注塑機一起使用，或者在一個分配式岐管下提供4個分支岐管（見圖5）。

圖5 與標準岐管組合在一起的微型熱流道

微型熱流道與標準岐管零件的組合提供了很多類型的模具概念。盡管控制區(qū)域的數(shù)量已縮減到最低，但使用兩半合一的熱模具可保證系統(tǒng)的正確安裝，避免模具在開始工作時出現(xiàn)的一些問題。

在熱流道開發(fā)過程中所取得的不斷進步為模具制造商和注塑模制造商提供了新的解決方案，這將使他們能夠在變幻莫測的競爭市場中，始終保持不敗的地位。