流道及澆口直徑設(shè)計(jì)和熱流道塑料熔料平衡傳輸

1、內(nèi)容簡介 第一節(jié)第一節(jié) 熱流道系統(tǒng)熱流道系統(tǒng)的噴嘴和流道設(shè)計(jì)的噴嘴和流道設(shè)計(jì) 熱流道系統(tǒng)的噴嘴和流道設(shè)計(jì)熱流道系統(tǒng)的噴嘴和流道設(shè)計(jì)DRNH程序程序 第二節(jié)第二節(jié) 熱流道熱流道系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì)系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì) 熱流道系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì)熱流道系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì)DGH程序程序 第三節(jié)第三節(jié) 熱流道熱流道塑料熔料平衡傳輸塑料熔料平衡傳輸 1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 熱流道多噴嘴系統(tǒng)流道設(shè)計(jì)熱流道多噴嘴系統(tǒng)流道設(shè)計(jì)DRH程序程序 2.流變平衡的流道設(shè)計(jì)流變平衡的流道設(shè)計(jì) 沒有程序沒有程序第一節(jié)第一節(jié) 熱流道系統(tǒng)熱流道系統(tǒng)的噴嘴和流道設(shè)計(jì)的噴嘴和流道設(shè)計(jì) 較小的流道和噴嘴的傳輸截面積會使流道較小的流道和噴嘴的傳

2、輸截面積會使流道中的壓力損失增大。在一定的注射壓力下，中的壓力損失增大。在一定的注射壓力下，使注射到型腔的熔料因充模壓力過低，而使注射到型腔的熔料因充模壓力過低，而達(dá)不到所需的充模速率。會影響制件質(zhì)量，達(dá)不到所需的充模速率。會影響制件質(zhì)量，甚至使型腔不能充滿。較大的截面面積將甚至使型腔不能充滿。較大的截面面積將會增加澆注系統(tǒng)用料和能量損耗，增加熔會增加澆注系統(tǒng)用料和能量損耗，增加熔體塑料在高溫流道和噴嘴中的渡過時間。體塑料在高溫流道和噴嘴中的渡過時間。熱流道系統(tǒng)噴嘴和流道設(shè)計(jì)熱流道系統(tǒng)噴嘴和流道設(shè)計(jì)DRNH （Design Runner and of Nozzle for Hot Runner

3、 System）程序）程序 熱流道系統(tǒng)的噴嘴內(nèi)徑計(jì)算和流道直徑計(jì)算。包括: 1.噴嘴內(nèi)徑計(jì)算包括單噴嘴和多噴嘴 2開放式和針閥式噴嘴內(nèi)徑或口徑 3.分流道直徑計(jì)算 1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 流經(jīng)噴嘴流道的流量流經(jīng)噴嘴流道的流量q計(jì)算計(jì)算1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 充模時間充模時間t的確定的確定 在噴嘴口徑的計(jì)算過程中，由用戶輸入模具型腔總體積在噴嘴口徑的計(jì)算過程中，由用戶輸入模具型腔總體積V?；蛘咻斎氤尚图目傎|(zhì)量，由密度換算成總體積或者輸入成型件的總質(zhì)量，由密度換算成總體積V。通過。通過以下注射量和時間的關(guān)系計(jì)算出注射時間。該注射時間以下注射量和時間的關(guān)系計(jì)算出注射時間。該注射時間t是

4、根據(jù)注射機(jī)螺桿的常規(guī)推進(jìn)速率。即注射機(jī)具有中等注是根據(jù)注射機(jī)螺桿的常規(guī)推進(jìn)速率。即注射機(jī)具有中等注射速率時，相對應(yīng)的注射充模時間。下表是注塑機(jī)常規(guī)注射速率時，相對應(yīng)的注射充模時間。下表是注塑機(jī)常規(guī)注塑速率下，對應(yīng)的充模時間和公稱注射量關(guān)系。塑速率下，對應(yīng)的充模時間和公稱注射量關(guān)系。1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 充模時間充模時間t的確定的確定1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 噴嘴流道內(nèi)徑噴嘴流道內(nèi)徑d計(jì)算式計(jì)算式1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 合理的剪切速率合理的剪切速率 大量的注射成型的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)證明，澆注系統(tǒng)大量的注射成型的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)證明，澆注系統(tǒng)各流程，從主流道、各分流道到噴

5、嘴內(nèi)徑及澆口，存在合各流程，從主流道、各分流道到噴嘴內(nèi)徑及澆口，存在合理的剪切速率的范圍，見下表所示。而剪切速率主要與流理的剪切速率的范圍，見下表所示。而剪切速率主要與流道截面內(nèi)的體積流量有關(guān)。因此，合理的剪切速率范圍，道截面內(nèi)的體積流量有關(guān)。因此，合理的剪切速率范圍，有利于降低黏度，減小沿程的壓力損失，保證對成型型腔有利于降低黏度，減小沿程的壓力損失，保證對成型型腔成功充填。成功充填。 1.噴嘴內(nèi)徑尺寸噴嘴內(nèi)徑尺寸 塑料材料的流動指數(shù)塑料材料的流動指數(shù)n ，可描述黏度對噴嘴內(nèi)徑和流道，可描述黏度對噴嘴內(nèi)徑和流道直徑的函數(shù)關(guān)系直徑的函數(shù)關(guān)系 程序提供了下表塑料熔體的表觀稠度程序提供了下表塑料熔

6、體的表觀稠度K和流動指數(shù)和流動指數(shù)n ，供，供查閱后輸入。查閱后輸入。2.分流道直徑分流道直徑 3.針閥式噴嘴的環(huán)隙口徑針閥式噴嘴的環(huán)隙口徑 4.實(shí)例實(shí)例4.實(shí)例實(shí)例解解4.實(shí)例實(shí)例解解第二節(jié)第二節(jié) 熱流道熱流道系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì)系統(tǒng)澆口設(shè)計(jì) 1. 澆口形式的選擇澆口形式的選擇 2澆口直徑的確定澆口直徑的確定1. 澆口形式的選擇澆口形式的選擇 結(jié)晶型塑料需溫度較高結(jié)晶型塑料需溫度較高的澆口區(qū)，以保證對型的澆口區(qū)，以保證對型腔中塑料補(bǔ)縮。應(yīng)用有腔中塑料補(bǔ)縮。應(yīng)用有澆口套的完整噴嘴，見澆口套的完整噴嘴，見圖的圖的a和和c所示。所示。 圖的圖的b和和d所示，噴嘴不所示，噴嘴不帶澆口，澆口在定模板帶澆口，澆

7、口在定模板上。澆口附近又有冷卻上。澆口附近又有冷卻水管。這種低溫澆口區(qū)，水管。這種低溫澆口區(qū)，更適合無定形塑料。更適合無定形塑料。 2 澆口痕跡的影響澆口痕跡的影響 a)直接澆口的整體式噴直接澆口的整體式噴嘴嘴 b)小澆口的整體式噴嘴小澆口的整體式噴嘴 c)頂針式的整體式噴嘴頂針式的整體式噴嘴 d)澆口在模板的頂針式澆口在模板的頂針式噴嘴噴嘴 e) 澆口在模板的頂管澆口在模板的頂管式噴嘴式噴嘴 f)有澆口的針閥式噴嘴有澆口的針閥式噴嘴 g) 澆口在模板的針閥澆口在模板的針閥式噴嘴式噴嘴 2澆口直徑的確定澆口直徑的確定 以塑料熔體流動性和注射量決定澆口直徑以塑料熔體流動性和注射量決定澆口直徑 -

8、這種計(jì)算方法適用于大型的直澆口這種計(jì)算方法適用于大型的直澆口 2澆口直徑的確定澆口直徑的確定 以塑料熔體剪切速率和注塑量確定小型的頂針式澆口直徑以塑料熔體剪切速率和注塑量確定小型的頂針式澆口直徑 PSG Plastic Group GmbH公司以塑料熔體在澆口中合理公司以塑料熔體在澆口中合理的剪切速率來決定直徑。澆口直徑計(jì)算式考慮到塑料熔體的剪切速率來決定直徑。澆口直徑計(jì)算式考慮到塑料熔體的非牛頓性。的非牛頓性。 塑料熔體流動指數(shù)塑料熔體流動指數(shù) n105 s-1 ；n0.25，剪切速率，剪切速率 =5104 s-1 左右。左右。 3.實(shí)例實(shí)例某某PC制品的質(zhì)量為制品的質(zhì)量為m =50g，PC

9、密度密度=1.2g/cm3 4. 塑料流動性決定噴嘴的最大注射量塑料流動性決定噴嘴的最大注射量 第三節(jié)第三節(jié) 熱流道熱流道塑料熔料平衡傳輸塑料熔料平衡傳輸 在一模多腔的熱流道注射模的流道板上，流在一模多腔的熱流道注射模的流道板上，流道的布置和截面尺寸的設(shè)計(jì)道的布置和截面尺寸的設(shè)計(jì),必須實(shí)現(xiàn)注射必須實(shí)現(xiàn)注射的塑料熔體對各型腔的平衡充模的塑料熔體對各型腔的平衡充模,以保證注以保證注射制品的質(zhì)量和精度的一致性。射制品的質(zhì)量和精度的一致性。 熱流道系統(tǒng)自然平衡的流道布置熱流道系統(tǒng)自然平衡的流道布置從主流道噴嘴到各澆口噴嘴的流動距離相等。只要對稱布置從主流道噴嘴到各澆口噴嘴的流動距離相等。只要對稱布置的

10、對應(yīng)分流道的圓截面的半徑相同，就可以實(shí)現(xiàn)各澆口噴嘴的對應(yīng)分流道的圓截面的半徑相同，就可以實(shí)現(xiàn)各澆口噴嘴的平衡澆注。的平衡澆注。 熱流道系統(tǒng)流變平衡的流道布置熱流道系統(tǒng)流變平衡的流道布置不平衡的流道布置是從主流道噴嘴到各澆口噴嘴的流動距離不相同。不不平衡的流道布置是從主流道噴嘴到各澆口噴嘴的流動距離不相同。不同的流程壓力會造成各注射點(diǎn)的熔體充模壓力的差異。但經(jīng)流變平衡計(jì)同的流程壓力會造成各注射點(diǎn)的熔體充模壓力的差異。但經(jīng)流變平衡計(jì)算算,調(diào)節(jié)各分支流道的半徑調(diào)節(jié)各分支流道的半徑,也可以達(dá)到各澆口噴嘴的平衡澆注。也可以達(dá)到各澆口噴嘴的平衡澆注。 討論討論:這兩種平衡方法這兩種平衡方法 自然平衡的流道

11、布置自然平衡的流道布置-流道長，流道流程流道長，流道流程中熔體的壓力損失大，塑料熔體的加熱時中熔體的壓力損失大，塑料熔體的加熱時間長。流道板厚，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。間長。流道板厚，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。 流變平衡的流道布置流變平衡的流道布置-流道短，流道內(nèi)含流道短，流道內(nèi)含熔料體積少。流道流程中熔體的壓力損失熔料體積少。流道流程中熔體的壓力損失小。流道板體積小，結(jié)構(gòu)簡單。但需要掌小。流道板體積小，結(jié)構(gòu)簡單。但需要掌握流變學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算平衡流道的方法。握流變學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算平衡流道的方法。1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì)注射點(diǎn)的布置方式，一類是注射點(diǎn)的布置方式，一類是2n個，即個，即2、4、8、16

12、、32個數(shù)個數(shù)的型腔對稱的的型腔對稱的H型等路徑布置；另一類是型等路徑布置；另一類是3的倍數(shù)，常用的倍數(shù)，常用3、6、9、12、24個型腔的等路徑布置。個型腔的等路徑布置。 1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 流道直徑之間的關(guān)系流道直徑之間的關(guān)系1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 計(jì)算第一分流道直徑計(jì)算第一分流道直徑1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 確定澆注系統(tǒng)尺寸之后，要對該系統(tǒng)內(nèi)的壓力損失進(jìn)行確定澆注系統(tǒng)尺寸之后，要對該系統(tǒng)內(nèi)的壓力損失進(jìn)行校核，使主流道、分流道、澆口各部分的壓力損失之和在校核，使主流道、分流道、澆口各部分的壓力損失之和在3035MPa,也即也即3000

13、3500N/cm2范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 目標(biāo)和原理目標(biāo)和原理 過程過程-在熔料熔融的中間溫度在熔料熔融的中間溫度,以適中的螺桿推進(jìn)以適中的螺桿推進(jìn)速率速率,計(jì)算注射熔料在流道中的剪切速率與剪切應(yīng)計(jì)算注射熔料在流道中的剪切速率與剪切應(yīng)力力,預(yù)測表觀粘度預(yù)測表觀粘度,估算流道全程的壓力降。估算流道全程的壓力降。 目標(biāo)目標(biāo)-如果制品型腔很小如果制品型腔很小,而流道的容積較大而流道的容積較大,會延會延長熔體在流道中的停留時間。這對于熱敏性的物長熔體在流道中的停留時間。這對于熱敏性的物料料, 會產(chǎn)生分解和揮發(fā)。反之，過細(xì)的流道直徑會產(chǎn)生分解和揮發(fā)。反之，過細(xì)的流道直

14、徑會使壓力傳遞困難會使壓力傳遞困難,造成熔體充模壓力不足。造成熔體充模壓力不足。 原則原則-反復(fù)計(jì)算反復(fù)計(jì)算,調(diào)節(jié)流道直徑調(diào)節(jié)流道直徑,使主流道噴嘴有使主流道噴嘴有1000s-1以上的剪切速率；各流道中有剪切速率以上的剪切速率；各流道中有剪切速率=500s-1左右。各種塑料流動熔體的表觀黏度大致左右。各種塑料流動熔體的表觀黏度大致為為100500Pas。下游的澆口噴嘴的熔體有更高。下游的澆口噴嘴的熔體有更高的剪切速率和更低的表觀粘度。的剪切速率和更低的表觀粘度。 1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì) 實(shí)例實(shí)例:一模八腔的熱流道注射模，注射一模八腔的熱流道注射模，注射ABS每件每件8g注塑注

15、塑件。采用上海高橋的牌號為件。采用上海高橋的牌號為B-101的的ABS物料，注射溫度定物料，注射溫度定為為230。采用外熱式主流道噴嘴和流道板中分流道，八個。采用外熱式主流道噴嘴和流道板中分流道，八個針閥式分噴嘴，有圓孔澆口。澆注系統(tǒng)分布如圖。設(shè)計(jì)計(jì)算針閥式分噴嘴，有圓孔澆口。澆注系統(tǒng)分布如圖。設(shè)計(jì)計(jì)算噴嘴口徑、分流道直徑等。噴嘴口徑、分流道直徑等。 1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例“DRH熱流道多噴嘴系統(tǒng)的流道設(shè)計(jì)熱流道多噴嘴系統(tǒng)的流道設(shè)計(jì)”的計(jì)算結(jié)果之的計(jì)算結(jié)果之一一1.自然平衡的流道設(shè)計(jì)自然平衡的流道設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例“DRH熱流道多噴嘴系統(tǒng)的流道設(shè)計(jì)熱流道多噴嘴系統(tǒng)的流道設(shè)計(jì)

16、”的計(jì)算結(jié)果之的計(jì)算結(jié)果之二二2.流變平衡的流道設(shè)計(jì)流變平衡的流道設(shè)計(jì) 不平衡的流道布置不平衡的流道布置,從主流道噴嘴到各澆口從主流道噴嘴到各澆口噴嘴的流動距離不相同。不同的流程壓力噴嘴的流動距離不相同。不同的流程壓力會造成各注射點(diǎn)的熔體充模壓力的差異。會造成各注射點(diǎn)的熔體充模壓力的差異。但經(jīng)流變平衡計(jì)算但經(jīng)流變平衡計(jì)算,調(diào)節(jié)各分支流道的半徑調(diào)節(jié)各分支流道的半徑,也可以達(dá)到各澆口噴嘴的平衡澆注。由于也可以達(dá)到各澆口噴嘴的平衡澆注。由于流道的流程與塑料制品型腔可分開處理。流道的流程與塑料制品型腔可分開處理。這種流道可以人工計(jì)算設(shè)計(jì)。流道的平衡這種流道可以人工計(jì)算設(shè)計(jì)。流道的平衡設(shè)計(jì)是在一定的熔體

17、溫度下設(shè)計(jì)是在一定的熔體溫度下,以最佳的剪切以最佳的剪切速率和允許的壓力損失的流動充模。速率和允許的壓力損失的流動充模。 計(jì)算式計(jì)算式:體積流量體積流量 Q-流道內(nèi)單位時間的流過的熔體體積，流道內(nèi)單位時間的流過的熔體體積，cm3/s V流過流道的熔體體積流過流道的熔體體積, cm3； t 注射時間注射時間, s。VQt 在澆注系統(tǒng)的圓管流道中，各截面的在澆注系統(tǒng)的圓管流道中，各截面的熔體充模時間熔體充模時間t是相同的。注射是相同的。注射50 cm3熔熔體體積的注射時間為體體積的注射時間為1.5s；注射；注射50250cm3需需1.52.5s。 計(jì)算式計(jì)算式:剪切速率剪切速率 -流道內(nèi)熔體流動的

18、剪切速率，流道內(nèi)熔體流動的剪切速率，s-1 d -流道的直徑，流道的直徑，cm332Qd計(jì)算式計(jì)算式:剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力 通過流道的熔體剪切應(yīng)力，通過流道的熔體剪切應(yīng)力，Pa - 表觀黏度，表觀黏度，Pas-1；查流變曲線；查流變曲線a a查表觀黏度查表觀黏度剪切速率的流變曲線剪切速率的流變曲線計(jì)算式計(jì)算式:壓力降壓力降 -熔體通過流道的壓力降，熔體通過流道的壓力降，Pa L -該流道的長度，該流道的長度，cm P4LPd2.流變平衡的流道設(shè)計(jì)流變平衡的流道設(shè)計(jì) 目標(biāo)和原理目標(biāo)和原理 目標(biāo)目標(biāo)-一模多腔注射模采用不平衡的流道布一模多腔注射模采用不平衡的流道布置，通過改變各段流道直徑，使各個流道置，通過改變各段流道直徑，使各個流道全程的壓力降相等。保證各型腔的成型的全程的壓力降相等。保證各型腔的成型的物理?xiàng)l件一致。從而得到高精度的制品。物理?xiàng)l件一致。從而得到高精度的制品。 原理原理-在熔料熔融的中間溫度在熔料熔融的中間溫度,以適中的螺以適中的螺桿推進(jìn)速率桿推進(jìn)速率,計(jì)算注射熔料在流道中的剪切計(jì)算注射熔料在流道中的剪切速率與