CN113146963A - 改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构、方法和模具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构和方法，包括注塑浇口，所述注塑浇口前的分流道处开口，并在开口中安装镶块，镶块通过镶嵌在滑块上以实现开模时同步从分流道中拔出，所述镶块的主体部分位于注塑浇口前端分流道的中心位置，所述镶块不阻塞注塑分流道，但能有效降低熔体进入浇口前的速度梯度。然后，速度更趋均匀的熔体通过浇口向模具中注射，直到注射结束。该浇口结构和方法有效解决了因浇口处熔体温度均匀性问题导致的外观面缩痕问题。
Description
技术领域
本发明涉及注塑领域，具体的说，涉及了一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构和方法。
背景技术
在注塑产品外观缺陷中，浇口附近产品外观面缩痕占有很大比例，解决的方案通常是提高保压压力和增加保压时间，然而这也会导致较高的残余应力和较长的成型周期，并且造成一些负面影响：一方面会造成产品在使用过程中出现分层、鼓包、局部变形等其它缺陷，另一方面这些措施并不能完全解决浇口缩痕问题。
这是因为浇口强烈的剪切生热从而导致浇口附近出现一个局部温度较高的区域，而这种温度的不均匀性是产品浇口区域表面缩痕产生的主要原因。
如图1所示，浇口是整个浇注系统中截面积最小的部分，注塑成型过程中浇口处的剪切最为强烈，剪切生成的热会导致熔体温度升高、粘度下降。因浇口剪切生热而温度升高的熔体会持续的经过浇口进行充填（虚线位置），那么浇口附近的熔体温度会进一步升高，然而随着熔体继续向前填充，接触到模具型腔壁的熔体温度又会有一定程度的下降，这就导致浇口附近区域温度的不均匀，浇口附近温度较高而其他位置温度较低，这种局部区域温度的不均衡使得浇口附近会出现一个热点，如图2所展示的一样。
热点位置熔体温度较高、冷凝层较薄，在保压阶段，较高的熔体温度就会有较大的体积收缩，而较薄冷凝层又不足以抵抗较大的体积收缩，这种因温度不均衡导致不一致的体积收缩是浇口缩痕的主要原因。
即使浇口完全冻结，浇口附近热点区域可能还没有完全冷凝，这也是增加保压压力和延长保压时间确实不能完全解决浇口缩痕问题的深层原因，因为这些措施无法改善浇口区域熔体温度的不均匀性。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构、方法和模具。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，包括注塑浇口，所述注塑浇口前的注塑分流道中心位置处开口，并在开口中安装镶块，所述镶块的主体部分位于注塑分流道的中心位置，所述镶块的主体部分不阻塞所述注塑分流道。
基上所述，所述镶块为水平活动镶块，以使所述镶块可从注塑分流道中移出。
基上所述，所述镶块的主体部分的截面形状为矩形或圆形或椭圆形或菱形。
基上所述，所述镶块的材质与注塑浇口的材质相同。
基上所述，沿注塑流向，位于镶块后的注塑浇口位置设置一段转折结构。
基上所述，所述开口和镶块的截面形状为菱形时，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的方法，在注塑浇口前端注塑分流道的中心位置处镶嵌一块镶块，所述镶块不阻塞注塑分流道，通过注塑分流道向模具中注射熔体，保持注射熔体的压力稳定，直到注射结束。
基上所述，所述镶块的形状为菱形，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
基上所述，沿注塑流向，位于镶块后的注塑浇口位置设置一段转折结构。
基上所述，所述镶块的材质与注塑浇口的材质相同。
一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的模具，它包括前模和后模，所述前模内设置型腔，所述后模上设置型芯，所述前模的型腔注塑浇口处安装滑块，所述滑块上安装镶块，所述滑块带动镶块移动，以使所述镶块的主体部分能够进入和离开注塑分流道的中心位置。
基上所述，所述镶块的形状为菱形，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明在浇口合适的位置增加镶件，当镶件和熔体中心接触时一方面会降低熔体温度，同时会减少熔体中心的注射速率，使得浇口附近区域熔体温度差异下降很多，而且浇口附近产品横截面上的热点也消失了。镶件可以有效改善浇口区域的熔体温度均匀性，这样就能够很好的解决浇口缩痕问题，同时降低保压压力和保压时间。
附图说明
图1是背景技术中浇口处的剪切状态示意图。
图2是背景技术中浇口位置处的热点分布图。
图3是本发明中浇口结构的应用结构示意图之一。
图4是本发明中注塑浇口处熔体剪切速率的峰值对比图。
图5-1是本发明中没有镶块所对应的浇口区域截面温度分布图。
图5-2是本发明中菱形镶块所对应的浇口区域截面温度分布图。
图6是本发明中矩形镶块所对应的浇口区域温度差异图。
图7是本发明中圆形镶块所对应的浇口区域温度差异图。
图8是本发明中菱形镶块所对应的浇口区域温度差异图。
图9是本发明中菱形镶块所对应的浇口区域中心层温度图。
图10和图11是本发明中菱形镶块附近的温度曲线图。
图12是本发明中改善后的浇口结构处的温度差异图。
图13是本发明实施例2中改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的产品模具的结构示意图。
图14是图13中注塑浇口处的局部放大图。
图15和图16是本发明实施例2中产品模具中滑块分离和归位的状态示意图。
图中：1.注塑浇口；2.镶块；3. 转折结构；4.产品；5.前模；6.滑块。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图3所示，一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，包括注塑浇口1，所述注塑浇口1前的注塑分流道中心位置处开口，并在开口中安装镶块2，所述镶块2的主体部分位于注塑分流道的中心位置，所述镶块的主体部分不阻塞所述注塑分流道。
本实施例中，为对比说明，所述镶块2的主体部分的截面形状分别设计为菱形、圆形和矩形，菱形形状中，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长；所述镶块的材质与注塑浇口的材质相同，注塑浇口1连接在产品4所对应的模具的注塑口处。
如图4所示，当镶件（镶件与模具温度一致）和熔体中心接触时一方面会降低熔体温度，同时会减少熔体中心的注射速率。在没有嵌件时，流道中心熔体速度最大并与模壁附近熔体速度存在较大梯度差，导致在流道中形成典型的剪切流动。而剪切生热和高聚物特有的剪切变稀特性又对剪切流动具有加速作用，最终在模壁附近形成两个剪切峰，最大剪切速率达到2000 s-1。而镶块则有效地降低了流道中心的熔体速度，使模壁附近的2个剪切峰值明显降低，最大值降至1500 s-1。与此同时，镶块也增加了新的剪切边界，在流道中形成了第3个剪切峰。但是，相对于没有镶块的情况，镶块使流道中的剪切速率峰值降低、剪切速率分布范围变窄、熔体流动更趋平衡。
如图5所示，剪切速率分布的改变也同步影响着该截面上温度的分布，在3秒时刻相应最高温度从没有嵌件的263.1℃降至260.3℃，并且镶块使中心温度明显下降。
模拟结果表明镶块通过改变熔体流动和传热行为能有效地改善其温度分布的均衡性。
进一步的，为说明镶块效果，对比三种形状的镶块在充填时间2.5s、4.2s、7.0s上考察浇口附件中心层温度差，其温度的差异分布如图6-图8所示，其中的节点数值如表1所示。
表1不同镶件浇口区域中心层温度差异
从上表和图6-图8中可以看出，无论浇口上是否有镶件，产品主体中心层温度的差异都比较小，保持在3℃以下，而在浇口上增加了不同形状的镶件后，浇口附近的温度都有不同程度的下降。相同成型条件下菱形镶件浇口附近中心层温度和产品主体温度差异非常小，浇口附近的热点也消失了，同时产品浇口附近的熔体温度也略有下降，这就解决了浇口区域温度一致性问题。
如图9所示，熔体充填经过菱形镶件时，注射过程中熔体温度在流动方向上几乎没有变化，随着充填进入保压阶段，熔体流经菱形镶件时熔体温度开始快速下降。
如图10和图11所示，例如在3.7s时熔体温度从218.3℃下降到171.5℃，温度降低了46.8℃。这是因为熔体经过菱形镶件时会降低流道中心流速，同时熔体可以更大面积接触到较冷的镶件和模具壁。这个也可以通过如图12所示的菱形镶件位置垂直于流道方向上的温度差异看出，流道横截面上的温度差异变大，也就是说在该位置上有较强的热交换来降低熔体的温度。
实验结果显示，相对于没有菱形镶件的浇口，有菱形镶件浇口的产品保压压力下降了10~20%，保压时间也下降了25~35%。菱形镶件可以有效改善浇口区域的熔体温度均匀性，这样就能够很好的解决浇口缩痕问题，同时降低保压压力和保压时间。
另外，由于在熔体流道上增加了镶块2，那么在孔的后面就有一条熔接线，这条熔接线也会影响到产品的外观。为此目的在镶块后面增加一个转折结构3，促使被镶块分开的熔体更好的融合。改善后的结构如图10所示，根据分析浇口附近产品中心层熔体温度更加均匀一致，因剪切不均匀导致的热点也消失了。
实施例2
如图13-图16所示，一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的模具，它包括前模5和后模（未示出，与前模对应），所述前模5内设置型腔，所述后模上设置型芯，所述前模的型腔注塑浇口处安装滑块6，所述滑块6上安装镶块2，所述滑块6带动镶块2移动，以使所述镶块2的主体部分能够进入和离开注塑分流道的中心位置。
合模时滑块在斜导柱推动下归位，镶块进入分流道，滑块与模具一起形成分流道，开模时滑块在斜导柱推动下向外移动、把分流道出模位置让开，此时镶块从分流道中拔出。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (12)
1.一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：包括注塑浇口，所述注塑浇口前的注塑分流道中心位置处开口，并在开口中安装镶块，所述镶块的主体部分位于注塑分流道的中心位置，所述镶块的主体部分不阻塞所述注塑分流道。
2.根据权利要求1所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：所述镶块为水平活动镶块，以使所述镶块可从注塑分流道中移出。
3.根据权利要求2所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：所述镶块的主体部分的截面形状为矩形或圆形或椭圆形或菱形。
4.根据权利要求1-3任一项所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：所述镶块的材质与注塑浇口的材质相同。
5.根据权利要求4所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：沿注塑流向，位于镶块后的注塑浇口位置设置一段转折结构。
6.根据权利要求2所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的浇口结构，其特征在于：所述开口和镶块的截面形状为菱形时，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
7.一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的方法，其特征在于：在注塑浇口前端注塑分流道的中心位置处镶嵌一块镶块，所述镶块不阻塞注塑分流道，通过注塑分流道向模具中注射熔体，保持注射熔体的压力稳定，直到注射结束。
8.根据权利要求7所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的方法，其特征在于：所述镶块的形状为菱形，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
9.根据权利要求8所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的方法，其特征在于：沿注塑流向，位于镶块后的注塑浇口位置设置一段转折结构。
10.根据权利要求8所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的方法，其特征在于：所述镶块的材质与注塑浇口的材质相同。
11.一种改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的模具，其特征在于：它包括前模和后模，所述前模内设置型腔，所述后模上设置型芯，所述前模的型腔注塑浇口处安装滑块，所述滑块上安装镶块，所述滑块带动镶块移动，以使所述镶块的主体部分能够进入和离开注塑分流道的中心位置。
12.根据权利要求11所述的改善注塑浇口区域熔体温度均匀性的模具，其特征在于：所述镶块的形状为菱形，沿注塑流向，来向一侧的菱形边长大于去向一侧的菱形边长。
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