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模具生產(chǎn)過程中出現(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。熔體泄漏不僅會影響塑件質(zhì)量,而且會嚴(yán)重?fù)p壞模具,導(dǎo)致無法生產(chǎn)。熱流道模具發(fā)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(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)計不合理3個方面。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)計和裝配模具時,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)升溫過程不當(dāng)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(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)零件溫度不均勻會引起零件的不均勻膨脹,也會使零件發(fā)生扭曲變形而出現(xiàn)熔體泄漏。(2)系統(tǒng)沒有達(dá)到規(guī)定的操作溫度時提前注射。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。如在沒有達(dá)到規(guī)定溫度時進(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,由于熱膨脹量過大產(chǎn)生很大的熱壓力,會使系統(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,由于帶剛性邊緣的熱噴嘴對熱膨脹的適應(yīng)性差,也會出現(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,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)計溫度后再將噴嘴溫度加熱到設(shè)定溫度。
????????(4)對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)行幾個循環(huán)后如沒有熔體泄漏現(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
????????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)零件的熱膨脹時會引起零件間產(chǎn)生相對位置的變化,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(zhuǎn)銷2的間隙A,如設(shè)計時A值小于熱流道板的橫向熱膨脹量,受熱后止轉(zhuǎn)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?jié)部趪娮?和熱流道板5發(fā)生分離出現(xiàn)熔體泄漏。如冷間隙過小,系統(tǒng)熱膨脹壓力過大,將會使系統(tǒng)零件發(fā)生彎曲,或壓應(yīng)力超過定模板的屈服應(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)計模具時,正確計算系統(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,是國外熱流道系統(tǒng)常見的一種密封形式。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,也沒有過熱保護(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)計時需準(zhǔn)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(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)緊力實現(xiàn)冷卻狀態(tài)下的密封,過熱時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。
????????澆口噴嘴通過螺紋固定在熱流道板上,系統(tǒng)熱膨脹時噴嘴和滑動壓環(huán)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(shè)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(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(zhuǎn)銷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,檢驗熱流道板和止轉(zhuǎn)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(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。
