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模具生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)熔體泄漏的三大原因
????????與普通流道模具相比,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(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(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)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。(2)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。(3)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。
????????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。
????????(2)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。
????????(3)加熱注射機(jī)料筒到設(shè)定溫度。
????????第二步,滿負(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。
????????(4)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。
????????(5)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?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)線性熱膨脹量可采用下列公式計(jì)算:L=TL(1)系統(tǒng)熱膨脹受阻產(chǎn)生的熱應(yīng)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(tǒng)的線性熱膨脹量,mm;為系統(tǒng)零件材料的線熱膨脹系數(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。
????????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熱流道板與噴嘴的密封。設(shè)計(jì)時(shí)需準(zhǔn)確計(jì)算熱膨脹量,留出合適的冷間隙C.
????????b在噴嘴和熱流道板結(jié)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(shí)有2030鋼管直徑的預(yù)緊量防止熔體泄漏。這種結(jié)構(gòu)形式非常適合低剛度的熱流道板和模具。
????????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。
????????澆口噴嘴通過(guò)螺紋固定在熱流道板上,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)造成噴嘴流道軸線與定模板上澆口軸線的錯(cuò)位,因此在設(shè)計(jì)噴嘴位置時(shí)需考慮橫向熱膨脹量。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關(guān)系到熔體是否發(fā)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(huì)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(huì)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(shuō)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(zhuǎn)銷(xiāo)2防轉(zhuǎn),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(zhǔn)檢驗(yàn)所有噴嘴裝配平面的高度是否一致,如不一致,按最小值進(jìn)行修磨,允差為0.01mm。(4)試裝熱流道板,檢驗(yàn)熱流道板和止轉(zhuǎn)銷(xiāo)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(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.(7)將主流道噴嘴9旋入熱流道板10。
