流道系统.docx
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流道系统
流道系统
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∙ 流道于与浇口现选择基准
∙ 浇口及流道之流动性.
∙ 浇口均衡及流道配置
∙ 浇口种类
对成形能率及成形品有大影响者为流道及浇口.型模设计时必需对流道及浇口作为重要事项处理.再者,在成形品设计之际亦有预作充分之检讨之必要.
流道于与浇口现选择基准
(1)成形品数
单件型穴之场合,可能使用任何流道系统,但在二件型穴以上之场合,则流道,浇口之配置方法有所限制.除使用多道喷嘴外,不能使用直接式浇口.
(2)成行品之性能,外观
成形品表明面留有浇口切断残足迹,浇口位置选定﹐应在对成形品外观及性能不生问题之处.
(3)使用成形材料
丙烯树脂,聚乙烯,硬质氯化聚乙烯,醋酸聚乙烯脂等成形性不良之材料,流道及浇口对成形作业,成形品性能,外观有影响.因之应选定与成形材料各适合之流道及浇口.
(4)后加工
后加工亦影响成形品外观及性能,但亦增高成本,选用无需后加工之浇口.
(5)成形品之残留应力
例如聚苯乙烯,丙烯树脂等之成形品,使用直接式浇口场合,浇口周缘残留应力集中而发生变形,为防止发生变形,使用两个以上之点状浇口.
(6)成形品形状,尺寸之限制
成形品有大平面之场合,不能以单一浇口成形,需要增加浇口个数.
(7)成形机型模板大小之限制
例如使用普通浇口,与型模板对正偏心,使型板不能装接之场合,必需选择使用三板型模,及其它合适之浇口系统.
(8)生产性
选用流道,浇口必需考虑成形作业之速度.再者,考虑材料节约,决定适当之浇口及流道.
上述之流道,浇口选择基准并非由单一要素,而为综合性者,必需检讨成形品品质及经济性,考虑选用基准.
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浇口及流道之流动性.
溶解之材料由喷嘴射出后,失去压力,材料在型模中温度降低,通路之摩擦损失等,对此类条件考虑,流道必需有较大之断面积,但另一方面言,由于材料节约,希望使用最少之成形材料.流道过大,冷却较慢,成形作业时间增加,成本亦随之提高.
图形流道,与其它任何形状比较,在流动行性,放热度等上,有其优点,关于梯形断面之流道,则使用于点状浇口较优.
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浇口均衡及流道配置
在复制穴之型模中,材料到达浇口之时间各各不同,最初之浇口材料到达时,其它浇口材料可能尚未到达型穴之内,剩余之射出压力降低,最后之型穴接近充满时之瞬间,急激上升.此时最初浇空间可能冷却硬化,发生充填不足现象.
多数型穴成形之际,不良品之发生大多为有流纹及结合线或充填不足.(短射)
以上理由,熔解材料必需能在几乎同时均衡到各浇口.
因而远离注道位置之浇口在原则上应较位置近者为大.
浇口均衡通常在一定之长度间调节其宽及深,使各型穴同时充满(图1,表1),以及选用适当之流道配置,使料流同时到达各型穴,此由注道至流道间之长度一定(图2,图3).
但后者之场合,流道长增长,流道与成形品两者重量间比率增多.
图3所示相同行型穴数场合之流道配置及型穴配置,俱为能自由均衡之流道配置.
8.2所述,经过较长流道温度降低较剧,因之不应过分加长;反之流道过短,剩留应力大,废边容易发生,再者发生流道顶出困难等缺点.因之,必需选定适合成形品形状之流道长度及断面形状.
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浇口种类
浇口虽然与形成性及内部应力有较大之影响,但实际情形,大多数纯依据成性形状决定,必需使用合适于成形品之浇口及流道.
(1)直接浇口
一般情形,此为成形性良好之浇口,但由此于在成形品表面及内面设置有浇口位置,必需对此切断,研磨等后加工,但在外观上仍可能有浇口残迹显示.但射出压力损失小,对任何材料成形,俱较容易,良好利用于大形深入之成形品.反之,成形材料用于平面浅之成形品场合,成形后产生[翘曲],[扭曲],必需注意.(图4)
再者,浇口部里面没有冷却,溶渣集中部,防止材料流入于型穴中,此亦变成形上必要事项(图5).
再者,成形后有剩留应力集中于浇口附近,为发生裂之原因之场合,则浇口之选定,应对此点考虑.
成形品深者,使用成形机冲程之最大限,以便取出成形品,注道尽可能缩短﹐使在最小之开模限度内取出﹒如此情形成形能率亦为良好,有良好之结果.此种场合,使用延长喷嘴亦为之方法之一(图6).
由于成形作业关系,浇口部口径亦不宜过大,需合适于成形品之大小及肉厚,使成形品已固化而注道尚在半熔融状态,必需保有此种冷却时间,否则成形能率恶劣.但是大形成品为成形非常困难之物品,当然注道应有粗而短之设计.
(2)普通流道,浇口
直接浇口之场合,成形品限制于单一型穴中,但此种方式一般亦广泛应用于多数型穴之浇口.当然亦有单一型穴之成形品,设置数个浇口成形者.一般称为侧向浇口.
由此变化,使浇口有数种型类,如限制浇口,搭接浇口等,考虑成形材料发展所得之方法.再者,成形品之形状,大小等形成膜状浇口,盘形浇口,环形浇口等.
由注道流动至浇口之流道之断面形状,图形及梯形者较为良好.(图7).
直径视成形材料,流道长,成形品尺寸而异,普通大多使用5ø-10ø间.5ø以下情形时,温度下降大,容易发生压力低下.但小形成形品上亦有使用3ø-4ø者,太粗时成形材料接触面变大,形成温度调整问题,材料使用过量,更为成形作业延缓之原因等.
梯形断面之流道仅在型穴之方雕刻,加工良好,尺寸比例简单,但与同一断面积之图形流道比较,有较大之接触面积,此为其缺点.
半圆形,矩形等断面形状之流道,由于缺点较多,希望不予采用.
1)限制浇口
限制浇口有急速固化可能之浇口,使能限制浇口深度,侧向浇口尺寸有适当之延伸.
此项应用与成形材料有关(例如硬质氯化乙烯),有下列之特长,有充分之利用价值.
特 长
(a)剩留成形应力减少(特别于浇口附近).
(b)翘曲,罅裂减少.
(c)多数型穴时浇口均衡容易.
(d)作业时间缩短.
(e)热变形减少.
(f)加工容易.
以上之外,成形之际仍有其它各种有效之优点.但使用限制浇口之场合,由于狭窄之断面信道,压力损失成为重要之问题.如此种压力损失大,则成形材料之流动变劣,型穴内半途冷却,发生固化,妨碍\完全充填,必要时需将射出压力增加.因而,为防止此种压力损失,必需将浇口长度缩短,并将压力增高,使能成形.
一般情形用1mm左右之浇口长度,为避免较大压力损失计,最少限减为0.8mm左右.
限制浇口之断面形状有下列各种,各有其优劣点.
矩形最容易均衡及尺寸决定.
其它形状均衡不良.特别对于半圆形及椭圆形者,尺寸不能适当正确决定.
其次关于浇口深度,成形品中度大小之场合,最佳之深度范围为0.8-1.2mm.因为小型成形品他如用更薄之浇口,变薄之浇口中流通之压力低下显著.对于大形成品能用较厚之浇口.此种场合,型穴之充填时间因而缩短.
浇口之宽度与流道中心对称,普通选用较为狭窄者.
熔融成形材料之温度于流道中心较表面层为高,使能有较高之流动性.
图9示流道及浇口之形状.图(a)所示之断面形状为希望之形状,图(b)徐缓变狭,形成成形材料之过早冷却,发生不必要之压力损失.再者近接角度变化急剧,成形材料粘度高者,由于乱流发生,摩擦损失较小.
2)搭接浇口(适用于硬质氯化聚乙烯,丙烯树烯)
氯化聚乙烯这成形温度容差范围较狭,并且流动性恶,为不易成形之材料,成形之际有较大压力形成,由此使浇口部应力集中.由于此种场合,图10所示之搭接浇口成为有效之方式.
[优点]
(a)浇口局部应力集中缓和.
(b)由于搭接,浇口四周之减压得以防止,射出压力使用过剩充填,能将应力排除.
(c)成形材料到达浇口时,温度下降,由于搭接之深挤部分之摩擦,再成可塑化,能够补偿流道中之温度降低.
由于上述结果,成形容易,表面光泽良好,浇口周围之流痕改良.
相反方面,普通流道,浇口场合,射出压力需有2倍.此种浇口对成形品之肉厚较薄部附着,熔接线污染,发生接合痕迹,尽可能希望使用于都肉厚较厚部分,
3) 膜状浇口,扇形浇口,环形浇口,盘形浇口
此处所述之浇口方式依据成形品之形状选用者对成形品亦为适合者.
例如面积较大之平板成形品大多使用膜状浇口及扇形浇口.普通浇口宽度较狭,因而使用于成形品有发生气泡及残留流痕之处之场合.图11所示之浇口采取之宽度较大,由于均一流动之成形,可能得质地均匀之成形品.
前项宽度扩展,厚度不能过厚.成形之后加工对宽度之浇口,显示过分之量,仅利用于普通侧向浇口亦不能成形之场合.
再者,环形浇口(图12)之场合,成形品形状亦为选择之条件,管状成形品作为第一优先使用.诸多较细长成形品以外之场合,使用环形浇口,亦多成功成形之例.
其次为盘形浇口(图13)﹐限用于在成形品中央附近有较注道直径为大之顶出孔之场合,经常使用并无困难.并且此种顶出孔如对浇口不需加工制作流道,则成为简单而短之直接浇口,由此成形压力损失减少.再者,浇口利用顶出孔之位置而不在成形品中央附近,及成形机装接有偏心时,射出压力之均衡对成形机发生不适当之情形.由此项原因,必需尽可能使顶出孔位置于成形品均衡点上.
(4)点状浇口
点装浇口方式可考虑为限制浇口之一种.但此与前述之限制浇口型模之构造不同,需行加工开发个别之流道.主要使用于对聚苯乙烯,聚乙烯,聚丙烯等材料,最近亦应用于其它材料之成形.
[优点]
(a)成形品大之场合,能在数点注入,应力及变形较小.
(b)作为限制浇口时,浇口径之决定,有前述之优点.
(c)可将浇可残迹加工,使成形品表面几无目视可见之疵病.
(d)合适于多数型穴之成形.
(e)浇口位置之选定,比较无限制,可自由选定.
如较普通浇口为小时,则射出压力必须提高.为使尽可能达到此项要求,必需将浇口长度缩短,减少流动抵抗.
成形品脱模及浇口切断之际,浇口部固化材料必需不得残留于型穴中.
普通情形,浇口应对,面型穴侧适当之面设置之,大多情形,浇口部必需能在成形品上脱落者.
再者,比较大之成形品,且成形性恶劣之成形材料之场合,浇口之直径dØ(图15)必需各各放大.但是浇可迹当然变大,如外观上不得有疵病之场合者,则限制设置于里侧.
图16示连体绞链成形品之浇口位置,但此种场合,材料由 本体侧型穴完全充填后,通过绞链部流入于盖侧之型穴中,浇口依此原则设定,在绞链部规定必需不致发生熔接线.
5)沉浸式浇口(涵管式浇口)
此种浇口与点状浇口并无重大差异,但使用点状浇口时,为使成形品表面不留残迹,设置于侧面及里面,此式(沉浸式)浇口大致利用于外面不生浇口残迹之场合.脱模时浇口部自动切断成形品,流道,浇口各自分离,可省去浇口部之后加工作业.
然而流道,浇口作雕入加工,相当于低陷场合,由于流道在顶出之际,中途折断,因而必需使浇口不得残留于型穴中.因之低陷尺寸于材料刚性间形成问题.一般使用下列之方式.由此可见,使用普通流道浇口方式及相同之点状浇口,型模构造亦较简单.
图18,图19为沉浸式浇口不与成形品直接附着,不得已将顶出梢设置于内侧无妨碍部份,顶出梢一部亦将浇口顶出之方法.
此种场合,为使隧道延长部与浇口交点自成形品上切断,必需于成后改用切削加工切除浇口,但利用成形品本体不现出表面,后加工容易.
6)无流道方式
1),2),3)之方式于连续成形之际,注道,流道每次俱与成形品同时成形,在成形能率上,经济上具为浪费,耗费诸多额外之费用,对自动运转亦为不合适之场合.
成形时有无需每一作业循环取出流道,注道之可能场合,此种方式称为无流道方式.采用此种方式之场合,必需充分考虑形模温度控制,成形材料特性以及成形品之形状等.
专就对流道加热,及型穴这温度控制而言,成形肉厚需薄,并亦必要为多数型穴之型模.但此法之有利使用,不限于此种场合.
(a)加长喷嘴(喷嘴延长型)
(b)前室喷嘴(蓄液式)
(c)加热流道
(d)绝热流道
(e)其它阀型浇口
在其中使用何者,亦必需对成型品形状,材料种类,型穴数,使用之成形机等考虑选定.此中成形材料种类对是否适合使用无流道特别重要﹐再者,使用无流道之场合,必需事前检讨在成形上,型模温度控制上是否不致发生故障或疵病.
表3 无流道方式使用例
聚乙烯
聚丙烯
聚苯乙烯
聚碳酸酯树脂ABS
加长喷嘴
可
可
稍稍困难
不可
前室喷嘴
"
"
可
"
绝热流道
"
"
不可
"
加热流道
"
"
可
可
(a)前室喷嘴(蓄液式)
图20所示,在喷嘴前端有蓄液部分,在成形循环中经常蓄存熔融之成形材料﹐喷嘴及型模在联机中不离接触.然而在成形循环长之场合,以及成形温度容差范围小之成形材料,蓄液部容易固化,特别在先端部更甚,一经冷却,此后不能射出.因之,型穴及蓄液穴间之温度差必需减低.一般情形,蓄液部加装特别衬套,使能减少与型穴部之接触面积,喷嘴接触面及实际之浇口长度亦得以缩短,依此考虑,使熔融材料之温度不致低下.
如型穴与此关系一定,但蓄液部长度变更之场合,喷嘴之形状如图21所示,蓄液部必需由中间挤出.如此较长循环时间,亦能保持不致固化,可能连续成形.
此种方法目前广泛应用之成形材料,最大多数为聚乙烯,其次为聚丙烯及聚苯乙烯,其它材料由于成形性不能广泛利用.再者,成形品不能由单一成形,亦为此法之缺点.
表4 蓄液部之一般关系尺寸之例﹐如下图所示
成形品重量(g)
50~150
15~40
6~15
3~6
每分钟成形数
2~3
4~5
6~7
8~10
d
1.5~2.5
1.2~1.6
1~1.2
0.8~1
R
5.5
4.5
4
3.5
a
0.8
0.7
0.6
0.5
(b)加长喷嘴(喷嘴延长型) (图22)
前述之蓄液式在浇口部固化不能成形场合,可以使用此种喷嘴延长型.此为直接式喷嘴,为型穴造形之一部,再者,浇口部为喷嘴之延长,此种适用于能由普通直接式浇口成形之材料﹐+不用注道能对成形品成形.喷嘴应相应成形品尺寸,与之配合,必需特别制造,亦不能使用于任何型模上.所以必需设置有利用度多之形状者.成形上之问题与蓄液式相同,喷嘴于型穴之接触面需小,以防止喷嘴之温度低下及浇口固化.再者,为使型穴对喷嘴接触面容易获得相当高温,此等部位之温度,亦必需调整.此项型穴与喷嘴嵌合面间容易发生废边,注意其间间隙.
(c)绝热流道
此与滑板方式之浇口方法相似.但此方式之流道径较大颇多(约在12Ø以上),流道流动于分离面上,每次成形中闭合不动,流道必需经常保持熔融状态.因之成形可能受材料限制,主要者有聚乙烯,聚丙烯等.前室喷嘴不能作多数成形,但此种绝缘方式对大成形品亦能作多数成形,具有优点.再者型模构造成为简单,如能对绝热方法确实施行,则自动成形运转容易.
绝热流道中材料流动在全切面中必不均一,由流道外周起至内侧约有2-4mm之材料流动,用作充填.亦即流道外侧型模接触,温度低下,此部分为半熔融状态,开始固化.此层有绝热作用,能防止流道内部熔融材料之温度降低,使连续成形成为可能.
因而成形循环较长,此层较厚,实际流动之断面积缩小,使成形材料之流动抵抗增加,成形易于变为不可能.并且流道断面极端增大,则与型模之接触亦随之增大,问题依然存在.普通成形用之流道径大致在16ø-24Ø之范围内,在此以下,较少使用,当作业循环长容易固化,大于此者,型穴温度控制变为困难.
再者,流道稀有在型模中雕入者,在型模部分使用热传不良之件,使有防止型模热传之效果.
浇口部脱模之际成形品侧附着有浇口,施行表面加工,浇口之尺寸,希望较大于前述之点状浇口.
(d)加热流道
加热流道之型模中,流道可以加热,内藏于流道板中,流道中之材料经常保持熔融状态,可考虑作为加热压缸延伸于型模内部.而且此类型模必需实施确实之温度控制,容易将问题排除.在成形品一端有充填喷嘴,必需保持有材料可塑化状态之温度,在另一方面,型穴侧之一端必需有充分低下之温度,使成形品能固化.满足此两项条件,颇为不易.最近有新颖设施,改良之充填喷嘴材料,对此有所改良,此项困难可望解决.
加热流道之问题点如下:
1.流道板必要之热量为何?
(一般情形流道板面积每一平方吋需要60W以上.)
2.如何能使流道板之温度均一?
3.流道板温度控制用电热计位置设置于何处为佳?
4.流道板与型模之热绝缘如何能得较佳效果?
5.型穴于喷嘴之绝热方法何者为佳?
6.如何可使浇口不致固化?
7.高速循环时,型穴温度如何可以调整?
以上具为重要事项.
流道板中之流道形状,必需能流动全断面射出之容量.如果流道之弯曲部及角有滞留材料,经过较长时间形成过热,引起材料分解作用.如此使成形品有黑色条纹,且光泽不良.为此对流道之设计,必需使其能在断面内经常流动.因之强烈之断面积变化部分必需绝对避免.
此种之热流道本身有诸多问题,解决之方法为型模制造改为滑板方式,但就价格点言,价格较高,可预对成形品数量及成本等作充分检讨,而后选用,此为重要事项.
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