热浇道系统提升塑料模具质量之实战应用

来源：塑胶五金网发布时间：2014-03-21 10:05:45点击率：

　　摘要

　　热浇道技术在国外已有数十年的运用时间，藉由其多方面的技术优势与用途，因此在射出成形塑料模具的使用率与普及率已大幅度的提升。且在”分秒必争”且环保意识观念增强的时代，热浇道技术可说已成为”射出成型产业”及”塑料模具产业”不可或缺的热门产品。热浇道不但可提高生产速度、减少废料并能进一步的提生模具价值。

　　针对产品开发阶段对塑件质量的控制与模具设计方案的确认，运用CAE 模流分析软件已广为模具业者使用，本文藉由实际产品在开发阶段，评估传统冷流道设计与热浇道技术的差异性，并透过CAE 的模拟分析，提供科学化的数据让使用者更清楚热浇道的技术优势。

　　一、简介

　　何谓热浇道系统

　　热浇道模具是将传统式模具或三板式模具的浇道与流道经加热，于每一成形时，即不需要取出流道和浇道的一种崭新设计且在射出成形模具产业中扮演关键零件性角色，它提供着射出成形模具中从射出机的喷嘴处到模具的模穴之间塑料流动的控制。透过热流板、热嘴、及其控制系统的功能，让模具在成形时能提升塑品质量、加快生产速度、降低生产成本、做出高难度产品如图1、2 所示。(图1、热浇道系统，图2、温度控制器)

　　CAE 模流分析对热浇道系统的影响

　　塑件的产品型态千变万化，配合不同的材质及机台的设定，须找出调校至途径实为困难，因此，配合CAE 模流分析软件，有助于切入问题的核心，缩短产品开发时程及避免不必要的错误造成更多资源的浪费，如设计热浇道时常考虑的因素、选用的塑料，如玻纤或其它添加物的影响、塑件的要求品质，如缝合线(weld􀀂line)、翘曲量(warpage)等、单模穴或多模穴(Multi-cavities)配置、浇口的型式的及位置、热流道断面尺寸及长度选用、加工参数的控制建议，如热浇道的并列与序列，流率，充填及保压压力、其它因子，如冷却水路、射出机规格等上述几项考虑事项，经由模流分析运算结果后，可针对上述所提出的变量进行交叉分析，裁定热浇道的设计，对于尔后的类似案例可迅速调阅参考，做为的数据库。

　　二、应用研讨(鼠标下盖)

　　三板模与热浇道之模具结构上比较

　　三板模在设计时，模具较复杂，因要考虑料头取出、母模部份之结构移动之尺寸要计算，反之，热浇道因为已系统化，故没有上述之问题如图3、4 所示。(图3、热浇道结构，图4、热浇道感测节点位置图)

　　塑件使用的材料为ABS 其性质如图5，6所示用(图5、材料黏度曲线，图6、材料PvT曲线)。􀀂运用CAE 模流分析分别计算有热浇道与无热浇道设计的差异性，比较的感测节点位置如图7、8 所示。(图7、热浇道感测节点位置图，图8、三板模感测节点位置图)

　　图9~14 为分析模型与流动波前，由结果可知成品在流动过程中平顺。

　　图15 为成型压力-时间历程曲线，由资料可知三板模的成型所需压力较高为68MPa，热浇道的成型压力为51MPa。由资料可知热浇道可以降低成型射压。

　　图16、17 为浇口压力-时间历程曲线，由资料可知三板模的流道压力损失为58Mpa，热浇道为37MPa，由此可知热浇道系统可以降低过高的流道压力损失，此组的改善幅度为36%。

　　图18 为感测节点温度曲线，由数据可知流道内部的温度差异以三板模较高48 度，热浇道只有20 度，由此可知热浇道系统可以降低过高的温度差异，此组的改善幅度为58%。

　　图19 为浇口压力-时间历程曲线，由资料可知三板模的浇口压力在保压阶段的下降幅度很快，但是热浇道系统的浇口压力仍维持在40MPa，由此可知热浇道系统对成品收缩补偿的效用远高于三板模。

　　图20 为浇口流量-时间历程曲线，由资料可知热浇道在塑件保压阶段可以提供较多的流量进入模腔。

　　图21、22 为冷却时间分布图，由数据可知三板模的冷却时间为44 秒，采用热浇道的冷却时间仅需14 秒，由此可知采用热浇道系统可以大幅缩短成型周期，改善的幅度为68%。

　　三板模与热浇道之优缺点

　　为获得平衡的流道及稳定质量的塑件，常使用热浇道节省流道的塑料、降低制造成本，减少流道压力，取得良好质量的成形射出。整体分析表如下表所示：

　　三、结论

　　透过上述的分析可得知，在现今以”生产力”、”质量”、”重视环保”及”节省人力资源”的情况中，三板模模具在不论生产或设计上，都快没有”竞争力”，而现热流道系统再搭配模流分析，将使得产品生产能有效的提升效率及改善问题，若在产品设计初期能善用模流分析，将有助于切入问题的核心，缩短产品开发时程及避免不必要的错误造成更多资源的浪费。”热浇道搭配模流分析”相信在未来的模具业中，将掀起另一波模具业的高峰。

　　四、参考文献

　　1.􀀃 映通股份有限公司,􀀂“Amold􀀂热浇道系统使用手册”,􀀂映通股份有限公司,􀀂2000.

　　2.􀀃 映通股份有限公司,􀀂“塑料模具设计与热浇道系统规划”,􀀂 映通股份有限公司,1999.

　　3.􀀃 张荣语,􀀂“射出成型专书(I)(II)(III)”,高立图书出版社,􀀂1998.

　　4.􀀃 科盛科技股份有限公司,􀀂“专业射出成型─CAE 实战应用与问题剖析”,􀀂科盛科技股份有限公司,􀀂2002.

　　五、􀀃图表汇整

　　图1、热浇道系统;图2.温度控制器;图3、热浇道结构;图4、三板模结构;图5、材料黏度曲线;图6、材料PvT 曲线;图7、热浇道感测节点位置图;图8、三板模感测节点位置图;图9、热浇道CAE 分析模型;图10、热浇道流动波前40%;图11、热浇道流动波前80%;图12、三板模CAE 分析模型;图13、三板模流动波前40%;图14、三板模流动波前80%;图15、成型压力-时间历程曲线;图16、浇口压力-时间历程曲线(三板模);图17、浇口压力-时间历程曲线(热浇道);图18、感测节点温度曲线;图19、浇口压力-时间历程曲线;图20、浇口流量-时间历程曲线;图21、热浇道冷却时间;图22、三板模冷却时间。

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