熱恒熱流道技術(shù)專家對熱流道功能分解及表達(dá)
來源：熱恒熱流道
在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見功能～詞，產(chǎn)品的功能是設(shè)計(jì)的目的或意圖，是對于某一產(chǎn)品的特定的工作能力的抽象化的描述。它是～個(gè)主觀的概念，對于相同的事物和行為，不同的或相同的人，從不同的側(cè)面，處于不同的時(shí)間或環(huán)境，都會對功能有不同的表示和理解方式。功能和人們常用的“功用”、“性能”、tt能力”等概念既有聯(lián)系又有區(qū)別。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究中，有一些學(xué)者對功能進(jìn)行了定義，以求在設(shè)計(jì)中能夠統(tǒng)～、有效地描述和表達(dá)功能，這樣也使功能的表示能適合計(jì)算機(jī)的處理和存儲。
19世紀(jì)40年代，美國人L.D.Miles在他的《價(jià)值工程》一書中，首先明確地提出了功能(Function)的概念，并把功能作為他的價(jià)值工程研究的核心問題。他認(rèn)為，功能是產(chǎn)品、工程項(xiàng)目或各項(xiàng)工作所提供的作用，以做什么的形式來描述功能。60年代，歐美各國先后開展了設(shè)計(jì)學(xué)的研究。“功能”的概念被明確地用作設(shè)計(jì)學(xué)的一個(gè)基本概念，并且成為設(shè)計(jì)的核心問題。
德國學(xué)者Pahl和Beitz將功能定義為：功能是為了完成一定任務(wù)而存在于輸入和輸出的系統(tǒng)量之間的通用的和期望的連接。相應(yīng)地，用能量、物質(zhì)、信息流的轉(zhuǎn)換來表達(dá)功能。德國工程師協(xié)會有關(guān)設(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)性文件把功能定義為，一個(gè)系統(tǒng)為完成一項(xiàng)任務(wù)，而對輸入、輸出和狀態(tài)參數(shù)之間的一般關(guān)系的抽象。相應(yīng)地，他們將功能表示為能量、物質(zhì)、信息流的轉(zhuǎn)換，用流圖來表達(dá)設(shè)計(jì)問題。這個(gè)定義廣泛地為設(shè)計(jì)研究者所接受和使用。另外一種觀點(diǎn)是認(rèn)為功能是物體所產(chǎn)生的作用和效應(yīng)的一種描述，即它做什么。這種定義與人們通常對產(chǎn)品功能的理解和描述比較相近，通常用自然語言來表達(dá)。
熱流道的主要功能是將自注塑機(jī)噴嘴射入的熔融塑料輸送到型腔，這個(gè)過程中需盡量保持一定的塑料溫度，盡量減小流動過程中的壓力損失，根據(jù)型腔數(shù)目將塑料熔體等分分流，無凝料，無滯留，無流涎。其他輔助功能如換色方便，承受注塑機(jī)注射壓力，塑件冷卻方便。下面具體闡述目前各功能對應(yīng)的結(jié)構(gòu)解模式。
1、保持熔體溫度。
熱流道系統(tǒng)上均勻的溫度分布是保障成功地應(yīng)用熱流道技術(shù)的關(guān)鍵之一。在熱流道與模具接觸的部位會有熱量損失導(dǎo)致局部溫度降低，所以在分流板上布置加熱元件時(shí)要給予考慮.在熱量損失大的部位加熱元件就要集中一些。如果放一條加熱元件過長，就應(yīng)改放幾個(gè)較短的加熱元件將分流板分成幾個(gè)可分別進(jìn)行溫度控制的區(qū)域。在每個(gè)區(qū)域都應(yīng)放置測量溫度的熱電偶，形成閉環(huán)控制。這樣用戶可根據(jù)需要來調(diào)整不同區(qū)域的濕度設(shè)置，可有利于擴(kuò)大加工參數(shù)范圍。加熱元件的布置應(yīng)跟隨流道形狀，盡量保證加熱元件在各處與流道有相等的距離，以有利于對整個(gè)流道有均勻的加熱。加熱元件不應(yīng)橫跨過流道，以避免產(chǎn)生局部熱點(diǎn)損害塑料溶體。
熱流道和噴嘴分為內(nèi)加熱系統(tǒng)和外加熱系統(tǒng)。內(nèi)加熱系統(tǒng)適用于剪切不敏感的低粘度聚合物，而外加熱系統(tǒng)應(yīng)用于高祜度的和對剪切敏感的聚合物。在內(nèi)加熱系統(tǒng)中，加熱器位于流道的中心。熔體流過的是有適當(dāng)尺寸的環(huán)形間隙。在加工高溫材料時(shí)，內(nèi)加熱系統(tǒng)和噴嘴向模具傳達(dá)熱量較少，因此有優(yōu)勢。但是如果注塑量大時(shí)，在內(nèi)加熱系統(tǒng)的環(huán)形間隙中將產(chǎn)生很高的壓力損耗，并且，在環(huán)形間隙的外環(huán)區(qū)域，熔體因溫度梯度(加工溫度/模具溫度)而發(fā)生了凝固，實(shí)際的流體橫斷面常常只是設(shè)計(jì)斷面面積的30%——50%。
在外加熱系統(tǒng)中，流道由外部的加熱器加熱并保持在加工溫度。這樣，可利用暢通無阻的流道，從而有利于熔體流動。
外加熱系統(tǒng)這種設(shè)計(jì)方式由具有內(nèi)部流道的環(huán)形集流管組成。集流管的設(shè)計(jì)具有與模具其它部位隔離的多種隔熱構(gòu)造。優(yōu)點(diǎn)是更好的控制溫度，但是成本比較高，設(shè)備復(fù)雜。較新的技術(shù)開發(fā)減小了集流管的尺寸，使安裝更容易。目前在多數(shù)領(lǐng)域，外加熱式熱流道代替了內(nèi)加熱式熱流道。
2.流動過程壓力損失小化
流體在流道內(nèi)流動時(shí)，因流道壁的阻力和流道轉(zhuǎn)彎等的影響，壓力必然有所損失。為了獲得有助于流體流動的流道，熔體的回轉(zhuǎn)處應(yīng)盡可能地和緩。制造商們用不同的方法和工具實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。它們中的一些在多支管中采用回轉(zhuǎn)插塞，這也可以借助收縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以確保安全、緊密地配合。另～些制造商將回轉(zhuǎn)插塞置于前側(cè)，這些通常要在此后進(jìn)行機(jī)械加工。
3.分流及均衡填充
熔融的塑料自注塑機(jī)噴嘴射出時(shí)只有一個(gè)支流，而注入型腔時(shí)則和型腔數(shù)目及澆口數(shù)目匹配。因此需采用分流裝置將塑料熔體分成相應(yīng)的支數(shù)。型腔的布置盡量遵循以下兩點(diǎn)：
a)盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。
b)型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。流道可區(qū)分為自然平衡(Natural Balanced)及自然不平衡(Natural Unbalanced)流道兩大類。自然平衡指模腔大小相同，且迸澆點(diǎn)至各模腔的距離相等，因此塑料流動自動平衡，可同時(shí)填滿所有模腔。如對稱的圓形模腔配置(CircularCavity Layout)、H型配置(H-Style Layout)、以及x型配置(X-Style Layout)等。
不平衡流道指迸澆點(diǎn)到各模腔距離不等長，因此各個(gè)模腔填滿時(shí)間有所差異的模穴。一般需依賴對流道及澆口尺寸作不同程度設(shè)計(jì)變更，使流道漉動得以平衡。這類流道見于一般的串式模腔配置(Layout in Series)。
在內(nèi)加熱系統(tǒng)中，采用內(nèi)部加熱的環(huán)形流道，加熱由流道內(nèi)的探針和加熱梭(分配器管)提供。利用熔融塑料的隔熱效果減少熱的傳遞和模內(nèi)其他地方的損失。盡管有分配器內(nèi)的環(huán)形加熱器，在加熱梭與流道壁之間還是會有塑料的凝結(jié)出現(xiàn)。塑料必須在隔熱壁與加熱梭之間不停的流動，這與粘流量效果加在一起，會造成系統(tǒng)壓力下降，因此要考慮熱流道平衡的重要性。即內(nèi)加熱系統(tǒng)適宜加工范圍大的材料和到各澆口等距的平衡流道。這種流道是幾何平衡的，各支流上的流道直徑必須對應(yīng)相等。而外加熱系統(tǒng)既可以按直徑進(jìn)行平衡，也可以按長度進(jìn)行平衡。形式比較靈活。
4.無滯留，無流涎
流道表面粗糙會使得塑料熔體滯留，造成抉色不方便，而且流道有效內(nèi)徑變小，流動壓力損失增大，可能造成充模不充分，影響塑件質(zhì)量和外觀。為了減少滯留，流道的粗糙度必須盡量低，而且要保證無死角區(qū)域，以便快速換色，防止材料降解。
熱流道技術(shù)發(fā)展至今，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上已形成多樣化，但歸納起來，可分為單點(diǎn)進(jìn)料和多點(diǎn)進(jìn)料兩大類。單點(diǎn)進(jìn)料使用的熱噴嘴分內(nèi)熱式和外熱式;多點(diǎn)進(jìn)料為熱流道與熱噴嘴的組件結(jié)構(gòu)。無論哪一種，其熱噴嘴都裝入定模板，注塑時(shí)熔融塑料以很大的速度經(jīng)噴嘴澆口直接進(jìn)入模具型腔，開模時(shí)塑件在澆口處與噴嘴中的熔料分離。要求不滾涎、不拉絲、制品上殘露痕跡很小，達(dá)到良好的切斷、成型效果。
澆口是塑料從熔融的粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)的轉(zhuǎn)變處。每次注塑后既能使枯流態(tài)的熔料在澆口附近停滯、又能保證其達(dá)到低的成型溫度。因此，精確地控制澆口附近的溫度和正確設(shè)計(jì)澆口的尺寸，是熱流道系統(tǒng)的關(guān)鍵。
根據(jù)熱恒熱流道專家20年經(jīng)驗(yàn)，澆口溫度～般應(yīng)控制在T。到Tr+lO～20℃的范圍內(nèi)。T，為塑料的粘流溫度，即塑科的低成型溫度。由于塑料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，依靠控制溫度是一個(gè)方面，而重要的還是正確設(shè)計(jì)澆口的尺寸。正確的澆口結(jié)構(gòu)及尺寸，保證型腔充分填充，針闥式澆口及時(shí)關(guān)閉，從而減少流涎，縮短注塑周期。熱噴嘴常采用的澆口有點(diǎn)澆口(不含尖點(diǎn)的和含尖點(diǎn)的)、豎澆口、閥澆口等。各澆口的形式及在塑件上殘留痕跡。
點(diǎn)澆口(不含尖點(diǎn)的)磨損和注塑后在組件上殘留應(yīng)力小、澆口處不會快速冷凝，但較易產(chǎn)生流涎和拉絲現(xiàn)象;而含尖點(diǎn)的點(diǎn)澆口磨損量較大，殘留應(yīng)力較小，冷凝速度適中，流涎、拉絲現(xiàn)象不明顯;豎澆口的特點(diǎn)，基本同于不含尖點(diǎn)的點(diǎn)澆口。只是澆口殘痕大，甚至形成小料把。需要切除：閥澆13具有澆口殘痕、殘留應(yīng)力極小，并不會產(chǎn)生流涎、拉絲現(xiàn)象，也不會快速冷凝，但磨損較明顯，由于設(shè)置杠桿機(jī)構(gòu)使噴嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
熱流道澆口的尺寸一般在0.55—O.7m之間選擇。如同其它注塑模澆口，其直徑設(shè)計(jì)得越大，對樹臘的流動越有利，但同時(shí)在制品表面所留下的料堆也越大。因此我們需要對制品的重量、結(jié)構(gòu)、表面技術(shù)要求、樹脂的性能以及模具結(jié)構(gòu)作綜合分析后再來決定澆口的大小。一般的經(jīng)驗(yàn)是，對于同一制品，熱流道澆口尺寸比用點(diǎn)澆口的尺寸要小。
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