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1、随着多腔模具的使用日益频繁，以及模腔数量的不断增加，充模不均已成为注塑加工商在生产过程中必须面对和予以解决的问题。为此，热流道系统供应商及其他一些厂商均推出了各自的解决方案。这些方案可能基于不同的技术，但它们的目的却是相同的，即实现注塑的均匀充模。 在多腔模具中，塑料熔体达到平衡流动的公认准则是，使熔体从注射点到每一个模腔都具有相同的流动距离。但是，这种“自然平衡”的多腔模具容易出现非均匀充模的现象，从而导致有的模腔可加工出完好的制品，而有的模腔却只能得到带有缺料、飞边及过度充模等缺陷的制品。这对于注塑加工商而言虽不是一个新问题，但有迹象表明，这一问题的解决，对于那些原本使用简单模具的注塑加工
2、商而言显得非常重要，因为他们已开始使用更复杂的多腔模具。腔模具的不平衡充模可以通过监控和调节模具内的压力和温度、采用特殊的熔体旋转工艺、针阀式浇口以及改进热流道设计等方法加以解决。图中的瓶盖模具使用了赫斯基通过计算机辅助分析设计出的热流道分流板然而，并非所有的被访者都同意上述观点。热流道供应商D-M-E公司的发言人说：“我们看不出更多的充模不平衡问题，主要是因为我们避免了浇口尺寸的改变。”D-M-E公司为预防制品出现潜在的缺陷，在一套几何形状均衡的模具上反复运用Moldflow软件进行了分析，他们得出的结论是：“即使运用了Moldflow分析软件，你所能做的也只是这些。假如你改变了浇口位置，之
3、后制品的熔接缝位置也有所变化，这可能是因为剪切力不平衡而导致的变化，因此你不得不改变浇口尺寸来予以补偿。”然而，D-M-E公司建议，尽量不要进行这样的改动，因为改变浇口尺寸意味着模具加工窗口的缩小。 大多数被访者都认为，多腔模具的不平衡充模确实已成为近年来的一个热议话题。这一部分原因是市场上已经出现了用来解决问题的新的分析方法和新的模具。由新方法可以推断出，平衡模具的不平衡充模在很大程度上是不可避免的。这是由聚合物熔体流动的基本特性所导致的结果。基于这一分析，Beaumont技术公司（BTI）开发了 “MeltFlipper” 专利技术。该技术利用了一种模具插件来消除由模具流道系统引起的温度、
4、剪切力及熔体流动的不平衡状况。Beaumont公司的MeltFlipper技术专用于解决模具不平衡的问题。 iMARC是其最新型号，可通过对模具分型线的简单调节来改变熔体的旋转程度 虽然很多塑料行业的专家都认可BTI公司所开发的这一专利技术，但它并不是唯一的解决方法。实际上，市场上还有几种解决方案。其中一些相对较新，而且大多都在市场出现过，只不过在较长时间内被人们所忽略。这些技术大体可分为“固定”和“变化”两类。第一类方法是将元件放进模具流道内，以混合或者扰动熔体流。另外一类的解决方法是采用较新设计的热流道喷嘴和分流板，据说这样可以使剪切力诱导的熔体流波动最小化。 第二类解决方法是对每一个模腔
5、进行调整，调整内容包括注射量、压力、温度和剪切力。其中一些方法使用阀式浇口以控制熔体流道的打开和关闭，或者通过部分打开和部分关闭流道，达到调节的目的。另一个方法就是调整模具嵌件的位置以消除各个模腔间剪切力大小的不同。还有就是在模腔内安装压力、温度传感器，以了解每一个模腔在充模时的真实情况，并将反馈信号传送至阀式浇口、喷嘴加热器或者注射活塞上。 注塑加工商究竟应选择采用哪种解决方法，可根据自己的实际情况和技术能力而定：你是想把责任推给模具制造商或热流道供应商，还是想对每个模腔拥有良好的控制能力？也许你想对每个模腔的情况都能施以很好的监控，同时对每一次注射都可获得电子监控记录。 上述这些不同技术都
6、获得了一定的商业成功，但它们也会因成本、易用性、培训和维护而限制注塑加工商对其的使用。同时这些技术还可能存在着加工敏感性和响应性的不同。 剪切力的控制 平衡模具充模的基本理论是确保熔体在同等压力和温度条件下流入每一个模腔。Mold-Masters公司市场和业务开发部副总裁Bruce Catoen称，平衡充模的通常解释是：每一个模腔在90%充满的情况下，各模腔之间注射量的大小差别不能超过10%20%。 但是，不论你如何确保整个模具的流程长度、流道直径及温度的均一，模具内部始终由其固有的基本物理性质所控制，从而打消你对多模腔平衡流动所做的一切努力。BTI公司的创建者及“MeltFlipper”的发
7、明者John Beaumont博士对于此论断坚信不疑。因为熔体流经流道系统时，会生成数个温度升高的熔体层，靠近模具壁和冷却通道的流动熔体越多，处于流道中心位置的粘性熔体就越多。这是熔体在流道四周通过与模具壁摩擦获得更多的剪切热。Beaumont解释说：“由于存在剪切热，紧靠在流道壁四周的熔体层温度要比中央位置的熔体流温度高出93。同时，由于热和切力变稀效应，各熔体流的粘度差可达到1?000倍左右。” 在流道系统内部甚至在部分模腔内会发生熔体层断裂现象，最终的结果是较热的熔体流经一条路径，而较冷的熔体流经另一条路径，这样流入各个模腔的熔体流不再具有相同的温度和粘度。 在单腔模具或双腔模具中，甚至
8、也有类似情况发生，即在每个模腔的不同区域，熔体具有不同的流变性能。Beaumont表示：“这就是我们为什么寻求在模腔内通过控制熔体流变性能来达到更好平衡的原因。熔体通过一个模腔所发生的流变性变化，可以使制品产生表面质量劣化、型芯移位、翘曲及熔合线强度变弱等缺陷。” Beaumont公司的MeltFlipper及MAX技术是一种特殊的模具设计，也可以说是将嵌件放入热流道系统。这些嵌件通过旋转熔体层使之发生某种程度的取向，从而使所有较热和较冷的熔体层都被均匀分布到每一个分流道上。BTI公司销售和市场部主管David Hoffman说：“熔体旋转不仅均衡分配了熔体层进入所有的模腔，而且还可使熔体层在
9、每一个模腔内得到布置。”这可以实现两大优势，David补充说：“通常控制总注射压力获得的只是糟糕的充模效果，经常包含最冷和最高粘度的熔体流。因此，在所有模腔中均匀地区分出较热和较冷的熔体层流，可降低充模时的总压力。另外，成型周期通常可至少缩短10%，这是因为消除了热量波动和制品尺寸波动。” MeltFlipper在全球已拥有数千个成功应用的案例，其中一个就是Phillips塑料公司。该公司是一家主要从事加工订制精密注塑制品的企业，为了保证产品质量，过去从来没使用超过4腔的模具。但现在应用MeltFlipper后，已经常使用包括16腔的多腔模具，这使得该企业更具竞争力。BTI公司表示，另有一家客
10、户企业已将MeltFlipper应用到128腔模具中。 BTI公司正在推广MeltFlipper以将其用于热固性塑料成型，据称可将成型周期缩短50%。因为通过均匀分布剪切熔体层，并且在制品内正确地布置熔体层的位置，可以使得材料从外向内及从内向外同步发生固化。 MeltFlipper是一种固定装置。BTI公司看到了调节熔体旋转的必要性，这是基于使用树脂的种类很多、树脂含湿量可能发生变化、模具可能发生不均匀的磨损，以及部分模具用于加工多种制品和模具曾在多台机器上安装运转等。当模具安装在注塑机上时，最新型的iMARC嵌件经简单调整，可改变熔体层的转动角度。 Beaumont表示：“凭借这种最新的技术
11、，加工商可在很小的范围内调节熔体流变的平衡性，从而不会造成任何的流动限制，也不会造成压力损失以及制品缺陷。” Incoe公司是全球唯一获得BTI公司授权使用MeltFlipper技术的企业，目前其Opti-Flo热流道系统已包括MeltFlipper装置。Incoe公司市场开发部副总裁John Blundy表示，目前已有数百个安装有MeltFlipper的Opti-Flo热流道系统交付客户使用，其成本虽比传统的热流道系统高出10%（包括MeltFlipper技术的授权费），但与采用其他熔体平衡充模技术（如在模腔内安装传感器的技术）的费用相比却低很多。 基于传感器的技术 当BTI公司致力寻找充模
12、不平衡的根本性原因时，其他热流道供应商大都认同一个观点，即如果在制造模具时切削模具钢发生了微小的误差，或者注塑车间的环境有所变化，将增加引起不平衡充模的可能性。为此，这些热流道供应商们提供了多种有别于BTI思路的消除熔体波动性流动的解决方案。这些方案都不考虑造成问题的原因是什么，其焦点均集中于最终的结果，即在相同的时间内和相同的压力下充满所有的模腔。而要获得这样的结果，就必须在成型中选择一些“对象”来进行调整。 为达到平衡充模的目的，对模腔压力检测及控制是一种通用的解决方法。Mold-Masters公司的Catoen说：“各个模腔之间的压力差虽然仅有几bar，但是对于制品质量却有着明显的影响。
13、” “部分热流道模具在成型过程中会反复出现充模不平衡现象，这样的问题非常难以解决。而压力传感器可以为加工商提供造成缺陷的详细信息，从而使得他们能够更快和更容易地解决这些问题。”RJG公司的合伙人Mike Groleau说道。模腔压力传感器还可自动确定制品的质量，甚至是在模具打开之前。 Groleau认为，注塑加工商经常没有把不均匀的制品与不平衡充模联系起来。评定模具不平衡的一种方法是，停止保压以获得一次缺料注射。在确信所有的制品都缺少一点注射量后，通过称量制品重量就可测出不平衡充模的程度。 Groleau说：“一旦你判断模具发生了不平衡充模，利用模腔压力测量技术有助于找到解决方案。”在某些情况下，可通过调整工艺来补偿不平衡。通过几次试验性注射，模腔压力测量仪可确定第一个充模的模腔何时没有被完全充满，然后在那个充填位置运行一个已设定好的低速注射步骤，以求能在更均匀的压力下实现所有模腔的充模。 RJG公司推出的eDART模腔压力监测和控制系统是专为多腔模具的应用而设计的。其数字传感器技术允许用一条电缆连接多个传感器和监视器，以便于车间场合的使用。
