硬质合金喷嘴热流道系统在实际生产中的应用

罗树艺

摘要在企业实际生产过程中时常会遇到为了增强PC材料的力学性能而需要加入GF（玻璃纤维）的情况。而对于采用热流道系统的模具，由于PC中加入了玻璃纤维会加快热流道系统喷嘴的磨损，导致产品合格率大大降低，本文针对硬质合金喷嘴热流道系统在实际产品中的应用，论述了硬质合金喷嘴热流道在实际生产中的优势。关键词注塑模具热流道硬质合金喷嘴热流道

模具是我国国民经济的基础工业，是制造业的重要基础工艺装备。模具在制造业中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技术水平己成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。随着社会的不断进步、经济的不断发展，各种各样的商品被不断生產出来，其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。

随着塑料制品在社会中的用途越来越广，注塑模具也成为应用最为广泛的模具类型。随着社会的不断发展，人们对环保和塑料产品的要求也越来越高，由此采用热流道系统的模具应运而生并且并广泛地应用。主要是采用热流道系统的模具具有以下优势：

（1）缩短制件成型周期。因没有浇道系统冷却时间的限制，制件成型固化后便可及时顶出。许多用热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在5秒以下。

（2）节省塑料原料。在纯热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产废料。这对于降低原料成本意义尤其重大。事实上，国际上主要的热流道生产厂商均在世界上室友及塑料原材料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。因为热流道技术的减少废料和降低成本的有效途径。

（3）减少废品，提高产品质量。在热流道模具成型过程中，塑料熔体温度在流道系统里得到准确的控制。塑料可以以更为均匀一致的状态流入各模腔，从而生产出质量一致的零件。另外，热流道成型的零件浇口质量好，脱模后残余应力低，零件变形小。所以市场上很多高质量的产品均由热流道模具生产。

（4）消除后续工序，有利于生产自动化。制件经热流道模具成型后即为成品，无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序，有利于实现生产自动化。

（5）扩大注塑成型工艺应用范围。许多先进的塑料成型工艺实在热流道技术基础上发展起来的。

1问题的提出

曾经接手一套窥视镜模具项目，产品图纸如图1所示。该产品的材料为PC，需要添加玻璃纤维（GF）以增强产品的力学性能，产品外观不能留有进胶口痕迹，而且产品原材料不能重复使用。

众所周知，PC是一种无定型、无臭、无毒、高透明度的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能和尺寸稳定性。该材料最重要的加工方式是注塑。PC在使用热流道模具注塑时，一般热流道喷嘴嘴尖材质都使用BECU，生产过程中一般不会出现什么问题。

根据客户要求，该产品外观不能留有浇口痕迹，而且原材料不能重复使用，这就决定了该模具应该采用热流道系统来进行模具设计及制造。由于未考虑到PC材料中添加了玻璃纤维的影响，该模具的热流道喷嘴嘴尖材质采用的是常用的BECU材质。但是在生产过程中发现该模具在刚开始生产的时候制品都没什么问题，生产了一段时间之后，制品开始大面积不合格，经过设备调试等方法均无明显改善。由此可见，问题应该出在模具上面。经过拆模检查发现原因是热流道喷嘴的嘴尖磨损得比较严重，导致产品出现质量问题。

从以前的生产经验看来，生产PC材质的制品采用常用的BECU材质的热流道喷嘴不会出现磨损这么严重的情况。所以，问题应该是出现在PC材质中添加了玻璃纤维的原因。根据客户要求，为了提高制品的力学性能，制品材料中必须添加玻璃纤维。所以为了达到客户要求，那就必须改善热流道喷嘴嘴尖的磨损情况。

2解决方案

根据这种情况，这时热流道喷嘴嘴尖必须更换专用硬质合金嘴尖，以增强其耐磨性（如图2、图3所示）。根据市面上的情况，对于尺寸较小的产品，可以通过使用钨钢嘴尖或者是钼合金嘴尖的热流道喷嘴来改善热流道喷嘴嘴尖的磨损情况。对于尺寸较大的产品，可以通过采用铜包钢形式的喷嘴嘴尖来改善喷嘴嘴尖磨损的情况，这样不仅可以解决问题，还能够降低喷嘴的成本。

众所周知，铜的导热性和钨钢、钼合金材料比起来还是有相当大的优势的，热流道喷嘴嘴尖材质的更换也就导致了热流道温度的变化。热流道常用的加热器为传统加热圈与喷嘴直接接触，而且接触面只有一个，这就会导致大部分的热量损失，同时加热效果和加热均匀度不够理想。如果采用的是常用的BECU材质的嘴尖，使用传统的加热器一般都能够满足使用（图4）。但是现在由于在制品材料中添加了玻璃纤维而采用钨钢、钼合金或者是铜包钢材质的热流道喷嘴，这已经造成导热的不均匀性了，再使用传统加热器的话将进一步加剧模具的加热不均匀性，从而影响制品的质量。

为了解决这一问题，应该使用镶铜式加热器（如图5所示）。该加热器的加热丝是嵌入铜槽内的，这种形式增加了加热丝与喷嘴的接触面积，从而改善了喷嘴的加热效果。在加上铜的导热均匀性，整体的加热效果显著增加，而且可以延长加热器的使用寿命，进一步降低生产成本。镶铜式加热器很好的利用了铜的导热均匀性，弥补了因喷嘴材质的更换而导致的热量损失。而且该款加热器导出线接口处采用的是不锈钢管圆滑过渡连接，外接保护套管采用的是优质不锈钢软管，这样可以有效地解决了因热流道露胶而引起的加热器损坏的情况，增加了加热器的使用寿命，大大降低生产及维护成本。

由以上分析可知，该模具所用的热流道系统假设采用BECU材质喷嘴的话，那生产出来的产品将无法完全满足客户的要求，因此需要改变喷嘴的材质。通过综合考虑，决定采用钨钢或者钼合金喷嘴热流道，并且配合镶铜式加热器一起使用。主要是根据硬质合金喷嘴与BECU喷嘴相比有以下优势：（1）硬质合金喷嘴的耐磨性相比于BECU材质的喷嘴大大提高，能够满足PC材料中添加玻璃纤维的制品的正常生产。（2）硬质合金喷嘴配合镶铜式加热器能够弥补硬质合金喷嘴的导热不均匀的劣势，从而提高产品的合格率。（3）采用镶铜式加热器可以避免因热流道漏胶而导致加热器损坏的情况，大大提高了加热器的使用寿命，降低了生产及维护成本。

综上所述，上述窥视镜产品的模具的热流道系统所以采用硬质合金喷嘴配合镶铜式加热器的热流道系统可以满足客户对产品外观的的要求，可以很好地解决喷嘴嘴尖磨损及导热不均匀的问题，生产出满足客户需求的产品，并且大大提高产品生产合格率，大大提高了经济效益。

3结束语

通过采用上述硬质合金喷嘴的热流道系统进行模具设计及制造，以及后续的产品生产可以顺利满足客户对该产品提出的以上所有要求。综上所述，硬质合金喷嘴热流道主要有以下几方面的优点：（1）耐磨性大大提高；（2）热流道导热均匀性大大提高；（3）加热器的使用寿命大大提高，节省模具的生产及维护成本。