汽车模具热流道成型技术（上）

现代轿车上内外饰结构件、汽车配件和车灯等塑料件，都通用热流道注塑模具成型。几十年来，热流道的特征和优势也伴随汽车注塑件生产不断改革和发展。本文讨论了热流道技术在汽车注塑成型中的作用和地位，简述了外资品牌热流道公司和国内热流道企业的经营情况。

汽车模具热流道成型技术

在发达国家，汽车工业的塑料用量占总消费塑料量的5%~8%。前些年，日本生产每辆轿车平均使用塑料100kg；北美生产轿车每辆塑料有116.5kg；美国每辆汽车使用塑料占汽车重量的12%。在中国，汽车市场2016年轿车供应量达2800万辆，以每辆消耗塑料100kg计，塑料用量为280万吨。

汽车上注塑件从注塑成型角度可分成四大类：

（1）外饰结构件。注塑塑料量较大的有前/后保险杠，大都用橡胶改性的聚丙稀FBPP注塑，以及前围散热栅板、档泥板。塑料用量较小的有各种标牌、尾门饰件、后主柱饰件、前/后及左/右门饰件、门把手、反光镜架壳、四车轮饰件等。这些结构件的外表面要经过表面喷漆和电镀处理，要求与整车亮丽着色相配，对于注塑件二次加工表面有翘曲变形量限制，要求无可见熔合缝。

（2）内饰结构件。塑料的典型应用有仪表台、前控制台的盒盖、方向轴盖、前/后及左/右门内饰板、前座两靠背椅、驾驶员下身侧盖、门内手柄、行李箱左/右侧饰板等。它们有的要包裹织物，有的在可见面上装饰花纹。

（3）汽车配件。还有不少看不见的结构件上也有塑料的身影，比如油箱、副水箱、谐振箱、空滤器罩、发动机盖、通风管和进气歧管等，它们都用工程塑料注塑。

（4）汽车车灯。汽车车灯有信号和照明功能，有辅助灯、停车灯、车头灯、近光灯、远光灯、尾灯、标记灯、信号灯和LED灯等类型。有些灯罩需双色热流道注塑成型。

由于汽车用注塑件有较高综合机械性能要求，在替代传统的金属、玻璃和橡胶材料时又有耐热、透明和抗振等要求，一般都采用价贵质优的工程塑料。热流道注塑成型能减少原材料损耗，又能提高注塑件的质量，因此受到汽车行业的大力欢迎。

现代轿车生产批量大，每天有上千辆新车从装配流水线上驶出，汽车厂不可能贮存大量的零配件。这就要求汽车注塑件生产厂能连续不间断地供应制件，因此对热流道注塑模在注射生产期间的可靠性有特别要求。品牌汽车生产企业对热流道供应商有审核认可过程，热流道企业供货的质量水平也往往以汽车的热流道注塑模来判别。

热流道的技术应用

塑料注射模的热流道技术已越来越广泛地被应用，累积起来的技术成果与日俱增。热流道注射模已经发展成为塑料加工的重要工具。

热流道系统有三重技术优势

（1）因为无流道凝料需要脱模，因此整个注射过程可实现高效的自动化，可以无假日地长时期连续生产。流道中塑料保持熔融状态，减少了所需的注射和保压时间。当冷流道的厚度大于注塑件壁厚时，改用热流道可缩短冷却时间。冷流道改用热流道后，可增大对型腔的充模压力和注射速率，并减小注塑件的壁厚。对于一模多腔的小型模塑件的注射，由于流道体积的份额较大，改成热流道后可减少注射时间和塑化时间。改成热流道后，无流道凝料要脱模，缩短了注射操作循环中的开模行程，并消除取出流道凝料所花费时间。应用热流道注射模的大批量生产，通过缩短注射周期和强化自动化操作，可提高产量。

（2）流道中高温熔融的塑料物料有利于压力传递，流道中的压力损失较小，使得长流程流道成为可能，也使得长流程的大尺寸注塑件成型成为可能。对一模多型腔注射模，既保证了生产注塑件密度和收缩的一致性，又提高了注塑件的精度。同时，热流道注射模让保压时间更长且有效，可减小塑料制件的收缩率，从而改善注塑件的质量。

 (3) 减少或消除主流道和分流道废料，降低材料成本。这不但节约了原材料，还节省了对废料处理的工作，同时削减了废料的回收、分类、粉碎、干燥和贮存工作。使用热流道可减少粉碎机的数量，节省劳动力，降低能量消耗，节约所需的生产场地。也能避免因使用回头料造成注塑件质量降低的影响。对于一模多腔注射的小型制品，浇注系统的体积愈发达，原材料节约效果愈明显。

应用热流道技术明显的优点是减少原材料损耗，易于实现注射加工的自动化。某些大型的薄壁制品的注射，没有热流道技术是很难实现的，或者是不可能实现的。热流道浇注系统在注塑模中普及率在国内巳经达到了50%左右。由于汽车上塑料注射成型件的质量要求高，生产批量大，基本上都应用热流道注射模具。

热流道技术的特征

热流道注塑成型是综合性强、难度较高的技术，要长期稳定地注塑生产，涉及模具设计和制造水平、注射工艺规范和热工仪表的自动控制等多方面因素。因此，不仅对热流道技术装备，而且对从业人员的素质和水平都有较高的要求。

在热流道技术的装备中，流道板、喷嘴和温度调节器等的质量要求高，设计和制造困难。如今一般由专门的供应商提供，不再由模具制造企业自行制造。这就要求热流道装备生产和供应商，积极地向使用者提供热流道运行性能；提供喷嘴和温度调节器等使用、装配和维护的详细说明，防止随意地选择喷嘴等元器件。此外，热流道装备生产和供应商还负责热流道系统的设计或选择，并负责售后服务。

由此可见，热流道技术有着无可置疑的优势，了解有关热流道使用的技术难度很有必要。

(1) 对不同的塑料品种，必须使用不同的喷嘴。新的塑料品种必须设计制造新的喷嘴，并经过实验验证。注射生产中着色塑料的更换非常困难且费时，所应用的流道板和喷嘴应有专门的设计。

(2) 熔体在长路径的热流道中停留时间过长，尤其是在较长注射周期的情况下，会带给热敏性塑料很多的热损害，有更大的烧损危险。在注射料筒中塑化后，必须防止在热流道中过热。一些热流道系统里的“死点”使塑料熔体长时间停滞，有分解的风险。在考虑加工PVC(聚氯乙烯)和POM(聚甲醛)热敏性塑料、高温塑料、添加阻燃剂的塑料及玻纤增强塑料时，所使用的热流道应该有应对措施。

(3) 温度控制误差会引起熔体材料的温度差异，从而导致塑料熔体非均匀填充。热流道系统需要有最佳的温度控制系统、“软启动”的加热系统，以实现流道板的区域温度控制及可靠的喷嘴温度控制。

(4) 热流道系统使用结果是模具高度增加，注意它是否会超过所使用注射机的允许尺寸。

(5) 要充分发挥热流道系统生产优势，先决条件是注射机和模具的自动化连续操作，直到维修或长假才中断生产，进行所需的热流道的清理。操作的员工需要有一定操作经验，以避免浇口流涎或塑料熔体的泄漏。

(6) 热流道的多喷嘴浇注系统要有流量和压力的平衡浇注功能。保证各喷嘴出胶注射能达到注塑件的质量要求。流道几何流程不相等时，实现流变平衡有一定的技术难度。

(7) 设计好热流道系统的流道板和喷嘴的绝热。它们对模具和环境的热传导、热对流和热辐射应该有正确估测，并给以补偿。务必设计好热流道系统与模具成型型腔之间的热屏障。有效地调节浇口区域温度，控制了浇口热力闭合，能改善浇口附近注塑件的质量。

热流道装备类似机械-电气产品，必须有精密机械加工能力。由于塑料注射模具是单件设计制造，相配套的热流道器件、流道板和喷嘴的设计制造也是单件或小批量的。流道板和喷嘴在高温高压下运行，流道和浇口的加工精度会直接影响塑料熔体输送。

没有一种热流道系统能适用所有塑料材料和所有种类的注射制品。专用的热流道系统可能对某种热塑性塑料是适合的，但并不能适用另一种塑料。热流道系统的操作还进一步取决于众多因素，如注射量和注射速率、流程长度、模具型腔形状和塑料的着色。