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塑料中常见透明原料特征及注塑工艺

　　因为塑料含有重量轻、韧性好、成型易。成本低等优点，所以在现代工业和日用产品中，越来越多用塑料替换玻璃，尤其应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为快速。不过因为要求其透明性要好，耐磨件要高，抗冲击韧件要好，所以对塑料成份，注塑整个过程工艺，设备，模具等，全部要作出大量工作，以确保这些用于替换玻璃塑料（以下简称透明塑料），表面质量良好，从而达成使用要求。
　　现在市场上通常使用透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯（即俗称亚加力或有机玻璃，代号PMMA）、聚碳酸酯（代号PC）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（代号PET）、透明尼龙。AS（丙烯睛一苯 乙烯共聚物）、聚砜（代号PSF）等， 其中我们接触得最多是PMMA、PC和PET三种塑料，因为篇幅有限，下面就以这三种塑料为例，讨论透明塑料特征和注塑工艺。
　　 一、透明塑料性能
　　 透明塑料首先必需有高透明度， 其次要有一定强度和耐磨性，能抗冲击，耐热性要好，耐化学性要优， 吸水率要小，只有这么才能在使用中，能满足透明度要求而长久不变，下面列出表l，比较一下 PMMA、PC和PET性能。
　　表1：透明塑料性能比较
性能
密度
(g/am2)
抗拉强度
(MPa)
缺口冲击
(J/m2)
透明度
(%)
变形温度
(℃)
许可含水量
收缩率
耐磨性
抗化学性
PMMA
1.18
75
1200
92
95
0.04
0.5
差
良
PC
1.20
66
1900
90
137
0.02
0.6
中
良
PET
1.37
165
1030
86
120
0.03
2
良
优
注：（1）因品种繁多，这只是取平均值，实际不一样品种数据有异。
　　（2）PET数据（机械方面）为经拉伸后数据。
　　 从表1数据可知PC是较理想选择， 但主于其原料价贵和注塑工艺较难，所以仍以选择PMMA为主，（对通常要求制品），而RET因为要经过拉伸才能得到好机械性能，所以多在包装、容器中使用。
　　二、透明塑料注塑过程中应注意共同问题
　　 透明塑料因为透光率要高，肯定要求塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白、雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺点，所以在整个注塑过程对原料、设备、模具、甚至产品设计，全部要十分注意和提出严格甚至特殊要求。 其次因为透明塑料多为熔点高、流动性差，所以为确保产品表面质量，往往要在较高温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑料时既能充满 模，又不会产生内应力而引发产品变形和开裂。
　　 下面就其在原料准备、对设备和模具要求、注塑工艺和产品原料处理几方面，谈谈应注意事项。
　　（一）原料准备和干燥 因为在塑料中含有任何一点杂质，全部可能影响产品透明度，所以和储存、运输、加料过程中，必需注意密封，确保原料洁净。尤其是原料中含有水分，加热后会引发原料变质，所以一定要干燥，并在注塑时，加料必需使用干燥料斗。还要注意一点是干燥过程中，输入空气最好应经过滤、除湿，方便确保不会污染原料。其干燥工艺如表2，
　　表2，透明塑料干燥工艺：
工艺
干燥温度（℃）
干燥时间（h）
料层厚度（mm）
备注
PMMA
70～80
2～4
30～40

PC
120～130
>6
<30
采取热风循环干燥
PET
140～180
3～4

采取连续干燥加料装置为佳

　　（二）机筒、螺杆及其附件清洁
　　为预防原料污染和在螺杆及附件凹陷处存有旧料或杂质，尤其热稳定性差树脂存在，所以在使用前、停机后全部应用螺杆清洗剂清洗洁净各件，使其不得粘有杂质，当没有螺杆清洗剂时，可用PE、PS等 树脂清洗螺杆。 当临时停机时，为预防原料在高温下 停留时间长，引发解降，应将干燥机和机筒温度降低，如 PC、PMMA等机筒温度全部要降至 160℃以下。（料斗温度对于 PC应降至100℃以下）
　　（三）在模具设计上应注意问题（包含产品设计）
　　为了预防出现回流动不畅，或冷却不均造成塑料成型不良，产生表面缺点和变质， 通常在模具设计时，应注意以下几点。
　　a）壁厚应尽可能均匀一致，脱模斜度要足够大;
　　b）过渡部分应逐步。圆滑过渡，预防有尖角。锐边产生，尤其是PC产品一定不要有缺口;
　　c）浇口。流道尽可能宽大、粗短，且应依据收缩冷凝过程设置浇口位置，必需时 应加冷料井；
　　d）模具表面应光洁，粗糙度低（最好低于0.8）；
　　e）排气孔。槽必需足够，以立即排出空气和熔 体中气 体；
　　f）除 PET外， 壁厚不要太薄，通常不得小于lmm。
　　 （四）注塑工艺方面应注意问题(包含注塑机要求）
　　 为了降低内应力和表面质量缺点，在注塑工艺方面应注意以下几方面问题。
　　a）应选择专用螺杆、带单独温控射咀注塑机;
　　b)注射温度在塑料树脂不分解前提下，宜用较高注射湿度；
　　c）注射压力：通常较高，以克服熔料粘度大缺点，但压力太高会产生内应力造 成脱模因难和变形；
　　d）注射速度：在满足充模情况下， 通常宜低，最好能采取慢—快—慢多级注 射；
　　e）保压时间和成型周期：在满足产品充模，不产生凹陷、气泡情况下；宜尽可能短，以尽可能减低熔料在机筒停留时间；
　　f）螺杆转速和背压：在满足塑化质量前提下，应尽可能低，预防产生解降可 能；
　　g）模具温度：制品冷却好坏，对质量影响极大，所以模温一定要能正确控制其 过程，有可能话，模温宜高部分好。
　　（五）其它方面问题
　　因为为要防上表面质量恶化，通常注塑时尽可能少用脱模剂；当用回用料时不得大于 20％。
　　对于除PET外，制品全部应进行后处理， 以消除内应力，PMMA应在70－80T热风循环干燥4小时； PC应在清洁空气、甘油。 液体石腊等加热 110－135℃，时间按产品而定，最高需要10多小时。而PET必需经过双向拉伸工序，才能得到良好机械性能。
　　三、透明塑料注塑成型工艺
　　（一）透明塑料工艺特征：除了以上共同问题，透明塑料亦各有部分工艺特 性，现分述以下：
　　 1、PMMA 工艺特征 PMMA粘度大，流动性稍差，所以必需高料温、高注射压力注塑才行，其中注射温度影响大于注射压力， 但注射压力提升，有利于改善产品收缩 率。 注射温度范围较宽，熔融温度为 160℃，而分解温度达270℃，所以料温调整范围宽，工艺性很好。故改善流动性，可从注射温度着手。 冲击性差，耐磨性不好，易划花，易脆裂，故应提升模温，改善冷凝过程，去克服这些缺点。
　　 2、PC工艺特征
　　 PC粘度大，融料温度高，流动性差， 回此必需以较高温度注塑（270－320T之 间），相对来说料温调整范围较窄，工艺性不如PMMA。注射压力对流动性影响较小，但因粘度大，仍要较大注射压力，对应为了预防内应力产生，保压时间要尽可能短。 收缩率大，尺寸稳定，但产品内应力大，易开裂，所以宜用提升温度而不是压力去改善流动性，而且从提升模具温度，改善 模具结构和后处理去降低开裂可能。当注射速度低时，浇口处易生波纹等缺点，放射咀温度要单独控制，模具温度要高，流道、浇口阻力要小。
　　 3、PET工艺特征
　　PET成型温度高，且料温调整范围窄（260－300℃），但熔化后，流动性好，故工艺性差，且往往在射咀中要加防延流装置。 机械强度及性能注射后不高，必需经过拉伸工序和改性才能改善性能。 模具温度正确控制，是预防翘曲。变形关键原因，所以提议采取热流道模具。模具温度高，不然会引发表面光泽差和脱模困难。 总而言之，我们能够列出在塑工艺参数表（表3），供大家注射时参考。
　　　　表3透明塑料注塑成型工艺参数表：
工艺参数
温度（℃）
压力（MPa）
转速（rpm）
　射嘴 　均化段　压缩段　加料段　模具
　注射 　保压　　背压
螺杆
PMMA
180-200 190-210 200-230 180-200 40-90
70-150　40-60　14.5-40
20-40
PC
250-270 260-285 270-300 240-270 85-100
80-150　40-70　6-14.7
20-60
PET
260-300 265-300 260-295 250-290 68-140
86-120　30-50　4.85
20-70

　　 四、透明塑料件缺点和处理措施
　　 因为篇幅关系，这里只讨论影响产品透明度缺点，其它缺点请参考产品说明书或其它资料·。其缺点大约有以下几项：
　　（一）银纹：由充模和冷凝过程中，内应力各向异性影响，垂直方向产生应力，使树脂发生流动上取向，而和非流动取向产生折光率不一样而生闪光丝纹，当其扩展后，可能使产品出现裂纹。 除了在注塑工艺和模具上注意外（见表4，最好产品作退火处理。如PC料可加热到 160℃以上保持 3－ 5分钟，再自然冷却即可。
　　（二）气泡：主于树脂内水气 和其它气体排不出去，（在模具冷凝过程中）或因充模不足，冷凝表面又过快冷凝而形成“真空泡”。其克服方法见表4。
　　（三）表面光泽差：主于模具粗糙度大，其次冷凝过早，使树脂不能复印模具表面状态，全部这些全部使其表面产生微小凹凸不平，而使产品失去光泽。其克服方法见表4。
　　（四）震纹：是指从直浇口为中心形成密集波纹，其原因因熔体粘度过大，前端料已在型腔冷凝，以后料又冲破此冷凝面，而使表面出现震纹。其克服方法见表4。
　　（五）泛白、雾晕：关键因为在空气中灰尘落入原料之中或原料含水量太大而引发。其克服方法见表4。
　　（六）白烟、黑点：关键因为塑料在机筒内，因局部过热而使机筒树脂产生分解或变质而形成。其克服方法见表4。 为了使清楚地说明克服这些缺乏所摄 取方法，列出表4供大家参考。
　　表四：透明产品缺点和克服方法：
克服方法\缺点
银纹
气泡
表面光泽差
震纹
泛白、雾晕
白烟、黑点
树脂原料有杂质或污染
清除杂质、污染

清除杂质、污染
清除杂质、污染
树脂原料干燥
干燥要充足
干燥要充足

干燥要充足

融料温度
降低、控制正确
确保塑化再降低
增加
增加，尤其射嘴
降低、控制正确
尽可能降低料温
注射压力
增加
增加
增加
增加
增加
调整适宜、不变质
注射速度

增加
增加
增加

注射时间

增加

增加

确保压力

生产周期

降低
降低料在机筒内停留时间
背压压力
调整适宜

增加

螺杆转速
降低

浇注系统
合理（尺寸及布局）
壁厚部分加浇口
设置布局合理
合理（尺寸及布局）

合理，尽可能短粗
模具温度

调整合适，略增
增加
增加
增加

冷却时间

增加
增加

模具排气
排气孔够位置对
排气孔够位置对

加冷料井改善

排气孔够位置对
射嘴、流道、浇口
不能堵塞
料流畅、不塞
料流畅、不塞
料流畅、不塞

注射量

增加

DIM注塑模设计计算软件

    塑料注射模是塑料加工工艺装备，注射成型法是生产效率高、质量稳定和低成本生产工艺，注塑制品广泛用于包装、家电、仪表和建材等各行各业，所以注射模具设计和制造技术在工业生产中，尤其是对新产品开发有着关键地位。
      长久以来，中国注射模设计依靠于设计人员经验。大多数注塑模制造后需反复试模，模具制造周期长、成本高，模具质量难以确保，很多复杂高级模具依靠进口。八十年代以来，注塑模设计理论经大量引进、消化和吸收，已经初步形成了注塑模设计计算理论系统。一整套优异设计方法已趋成熟，一系列注塑模设计国家标准也已制订。现代注塑模设计理论和方法建筑在高分子材料流变学和传热学基础上，又包含了模具金属材料力学计算，但计算方法繁复和费时，是模具制造周期所不许可。现在，注塑模设计人员极少在工作中进行全方面和完整设计计算，实际上还只是处于经验设计状态，以致模具设计质量不高，一次试模成功率很低。中国注塑模设计者需要掌握现代注塑模设计理论，更需要注塑模设计电算软件包。
     国外优异塑料注塑模设计CAE/CAD/CAM 计算软件如美国C-Mold和澳大利亚Mold- Flow在中国已推销十多年了。它们作为注塑流动和冷却分析软件，给塑料件和注塑模设计提供了方案决议，但大量设计计算内容却并不在这些专业软件功效之内，如模具成型零件尺寸计算并不在这些专业软件功效之内，如模具成型零件尺寸计算、模具强刚度计算、脱模力计算和侧向抽芯机构设计等。
        中国新研制注塑模CAD软件，侧重于绘制二维模具生产图纸，注塑模设计计算功效过于简略，且沿用过时经验公式编制。在国外一些专业大企业，这类注塑模设计计算软件由本企业编制并使用。因为这类软件设计要应用大量国家标准，包含企业注塑件生产数据、信息和经验，无法引进并在中国使用。
    本软件包DIM(Design of Injection Mold )功效反应了八十年代至今注塑模设计计算理论和方法，其中有不少是软件开发责任人徐佩弦教授研究结果。软件包在现在Windows操作系统中运行，有优异界面，无需查阅手册和设计资料，高效保质地实现设计计算优化，计算结果可打印输出，可置于内存和其它CAD软件交互使用，也可存盘供以后查阅。
    本软件包由三大部分组成：
一、基础计算部分子程序
  1.型腔体积计算—浇注系统凝料重量和塑料制品重量
  2.分型面上塑料面积计算—锁模力
  3.压缩弹簧设计计算
  4.脱模斜度计算
 二、注射工艺计算部分子程序
 5.注射模成本估算
  6.一模多腔注塑模最好型腔数计算
7.注塑机选择
8.充模流动步骤比计算
9.塑件冷却时间计算
三、注塑模各系统设计计算子程序
10.浇注系统
①各类浇口尺寸计算
②浇口平衡计算
③一模多腔平衡部署流道尺寸计算
④一模多腔非平衡部署流道尺寸计算
11.成型零件尺寸计算
 ①按平均收缩率计算成型零件尺寸  ②按公差带法计算成型零件尺寸
12.模具强刚度计算①中小型模具强刚度计算   ②大型模具强刚度计算
13.脱模力计算 ①按平均收缩率近似计算     ②按线膨胀系数计算
14.顶杆直径校核计算
15.侧向抽芯分型机构设计 ①斜导柱设计计算 ②锁紧楔刚度计算
16.模具温度调整系统计算 ①模具热平衡计算 ②冷却液参量和管道计算 ③冷却管道位置计算

17.排气槽尺寸计算
18.模具导柱直径刚度计算
 DIM注塑模设计计算软件包(试用版)欢迎拷贝或下载使用，殷切期望将试用后意见和修改提议通知我们。将有正式使用版问世。

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热作模具钢中新秀--3Cr3Mo3VNb

   3Cr3Mo3VNb钢是由原航空部所属安大航空铸造厂，北京航空材料研究所和西北工业大学在70年代末共同研制成功一个新型热作模具钢。
　　3Cr3Mo3VNb钢在1980年就已荣获原第三机械工业部科技结果一等奖，随即又获原国家国防工业办公室重大技术改善二等奖。

　　3Cr3Mo3VNb钢化学成份以下（%）
-----------------------------------------------------------------------
 C
Cr
Mo
V
  Nb 
Si
Mn
P
S
0.24-0.33 
2.60-3.20
2.70-3.20
0.60-0.80 
  0.08-0.15
 ≤0.60
≤0.35
≤0.030 
≤0.030

　　从化学成份上认识，它和中国常见热作模具钢3Cr2W8V、4Cr5MoVISi(简称H13)、5CrNiMo和4Cr5W2Vsi相比，有它独特特点。首先它是属于Cr3--Mo3--V型热强钢，它钼含量是H13平均钼含量2倍，另外，H13、3Cr2W8V钢，等钢中不含有Nb，Nb在3Cr3Mo3VNb钢中和碳形成稳定性很高NbC化合物，Nb不仅有抑制奥氏体晶粒长大、细化晶粒作用，而且能够显著提升钢热强性，并有利于提升基体韧性。
　　迄今为止，3Cr3Mo3VNb钢和国家标准中所列全部热模具钢碳含量相比，它是最低。正因为其含碳量不高，所以其塑性、韧性和抗冷热疲惫性要比其它钢种要高，即使该钢经热处理后在常温下硬度并不很高，但它在使用状态下热强度却保持很好，这是和其Cr3-Mo3-V-Nb合金化组分分不开。
　　在3Cr3Mo3VNb钢研制期间，在试验室将原航空铸造常见热模具钢5CrNiMo、4Cr5W2VSi和3Cr3Mo3VNb钢作了多个对比试验，试验结果见表一、表二、表三、表四。
　　表一 三种材料拉伸性能
-----------------------------------------------------------------------
钢号 项目 温度(℃)
20 200 300 400 500 600 700 800
-----------------------------------------------------------------------
3Cr3Mo3VNb σb(Mpa) 1518 1437 1378 1300 1212 1022 554.0 150.0
σ0.2(Mpa) 1390 993.5 795.5 365.0
δ(%) 6.9 7.3 7.5 7.1 8.3 8.2 10.2 24.6
ψ(%) 61.4 62.2 61.6 60.8 61.7 64.9 73.0
4Cr5W2VSi σb(Mpa) 1857 1729 1653 1561 1393 108.5 358.0 111.0
σ0.2(Mpa) 1066 707.0 188.5
δ(%) 6.0 6.6 6.1 8.2 10.4 7.9 19.3 33.4
ψ(%) 46.4 50.9 53.5 56.0 56.9 50.5
3Cr3Mo3VNb σb(Mpa) 1507 1461 1411 1186 922.5 555.0 146.0 95.1
σ0.2(Mpa) 959.0 526.5 230.5 
δ(%) 7.4 7.5 10.6 9.3 13.2 23.0 92.7 58.2
ψ(%) 41.0 35.0 42.2 54.6 72.0 89.9
-----------------------------------------------------------------------
　　表二 三种材料冲击韧性单位：j/cm2
-----------------------------------------------------------------------
钢号 热处理制度 试验温度（℃）
20 200 250 300 350 400
-----------------------------------------------------------------------
3Cr3Mo3VNb 1060℃油淬，630℃、570℃ 9.10 68.9 79.6 75.2 79.1
两次回火，各3h油冷
4Cr5W2VSi 1070℃油淬，590℃、560℃14.6 30.2 37.1 15.2 39.0 40.0
两次回火，各3h油冷
5CrNiMo 860℃油淬，380℃回火， 6.1 21.4 22.2 24.2 22.6 22.1
3h空冷
-----------------------------------------------------------------------
　　表三 三种材料冷热疲惫性能
------------------------------------
钢号 裂纹长度（mm）
纵向 横向
------------------------------------
3Cr3Mo3VNb 0.31 0.26
4Cr5W2VSi  0.45 0.42
5CrNiMo    3.39 1.20
------------------------------------
　　表四 三种材料抗650℃回火稳定性
-------------------------------------------------------------
钢号             650℃保持时间
           原状态 20` 50` 2H10` 5H40` 9H10`
            硬度（HRC）
-------------------------------------------------------------
3Cr3Mo3VNb  49.6 49.2 47.3 44   39.2  36.8
4Cr5W2VSi   51.2 48.1 44   39   36.2  33.5
5CrNiMo     48.5 34.5 33   29.5 26.5  24
-------------------------------------------------------------
　　从表一中可见，伴随试验温度升高，3Cr3Mo3VNb钢强度极限下降慢，而5CrNiMo和4Cr5W2VSi钢下降较快。设若模具型腔表面工作温度由400℃升高到700℃时，则5CrNiMo钢强度损失达87%，4Cr5W2VSi钢强度损失达77%，而3Cr3Mo3VNb钢强度损失57%。3Cr3Mo3VNb钢不仅其强度极限随试验温度升高而下降缓慢，而且其屈服下降更慢。在600℃以上工作时，按三种材料拉伸性能绝对值作比较，3Cr3Mo3VNb钢一直含有较5CrNiMo和4Cr5W2VSi钢显著优越使用强度，这也就是3Cr3Mo3VNb钢模具使用寿命数倍增高内在原因之一。
　　从表二中能够看出三种材料在室温下韧性全部很低，但在实际使用温度下（烤模温度-250℃），3Cr3Mo3VNb钢冲击韧性显著提升，比4Cr5W2VSi高约一倍，比5CrNiMo高约二倍。
　　表三是三种材料冷热疲惫性能比较结果。用2mm厚、开有60°槽口板状试样，经在650℃下加热，随即在20℃水中冷却，这么反复加热冷却条件下，经1000次循环后测定槽口尖端产生裂纹长度进行比较。
　　表四展现了三种材料抗650℃回火稳定性比较结果。三种材料经最终热处理后，在650℃箱式电炉内再经不一样时间回火后空冷，其硬度见中数据。
　　从中能够看出这三种钢仍以3Cr3Mo3VNb钢抗650℃回火稳定性最好。假如以HRC39为额定指标评定，在650℃下，3Cr3Mo3VNb钢可坚持5小时40分钟，4Cr5W2VSi钢只能坚持2小时10分钟，而5CrNiMo钢坚持不到20分钟。这说明了3Cr3Mo3VNb钢在工作温度（-650℃）下可坚持较长时间使用硬度而不致过早软化失效。
 需要另作一点说明是，因为钨和钼在钢中作用大致相同，加上其它元素含量全部基础一致，所以H13（4Cr5MoVISi）和4Cr5W2Vsi基础上是属于同一类型模具钢，假如H13也参与对比试验话，其试验结果可能和4Cr5W2VSi相当。
　　很多生产实践中更是证实了3Cr3Mo3VNb钢制作模具在高温工作状态下强度保持得很好，耐冷热疲惫性能好，用其制作模具或受热挤压、热磨擦部件适用面广，在很多不相同部门成功替换了中国现在广泛使用5CrNiMo、3Cr2W8V和H13等热作模具钢。
　　下面列举部分厂家应用3Cr3Mo3VNb钢实例：
　　（1）早在70年代末期贵州虹山轴承厂用其制作模具铸造GCr15时，寿命是3Cr2W8V五倍；而南昌航空工业学校用作轴承内套冲头模具铸造35号钢时，寿命曾超出3Cr2W8V十多倍。
　　（2）铁道部宝鸡桥梁厂，自采取3Cr3Mo3VNb钢制作轨头模后，不仅模具寿命大为提升、成本降低、模具供给速度赶上了使用要求，而且使该厂唯一一台大型油压机生产效率大为提升，在天天16小时连续生产中，中途不用停机，不用更换模具，一套模具可连续作业直至寿命终止，使宝鸡桥梁厂在任务重、时间紧形势下，顺利完成了国家下达铁路提速道贫生产任务。假如采取原5CrNiMo模具，则在连续16小时生产中途，必需更换已经升温整套模具，结果会造成整个生产线中途停顿。
　　（3）在铝型材料行业，可用其制作挤压模具，其寿命远高于H13钢。广西南宁中外合资邕生材厂十几年来一直采取3Cr3Mo3VNb钢制作挤压枪、喂料板等模具，用于生产铝管，模具表面工作温度在500℃左右，和从境外进口H13钢模具相比，不仅寿命成倍提升，而且价格也廉价得多。
　　（4）在水城钢厂，曾用3Cr3Mo3VNb钢制作高速热输送滚轮，安装在生产φ20建筑螺纹钢轧机生产线上，比原滚轮提升使用寿命五至八倍，降低了频繁更换滚轮停机时间，从而极大提升了整条生产线效率。
　　（5）用其制作生产无缝钢管穿孔顶头也充足证实了它热强性高特点。在贵阳特殊钢厂试验结果为：和3Cr2W8V钢和H13钢相比较，其顶头模具可生产无缝钢管数量之比为6：3：2。
　　（6）一样是在贵阳特殊钢厂，该厂生产钎钢钎肩挤压模具既不采取自己生产3Cr2W8V钢，也不采取自己生产H13钢，而是采取3Cr3Mo3VNb钢。据钎钢分厂出据统计结果，采取3Cr3Mo3VNb钢钎肩挤压模寿命是她们原采取5CrNiMo钢6倍。该厂自从引进3Cr3Mo3VNb钢后，就根本解除了制模单位压力。
　　（7）贵州安湖机械厂是一个生产高温耐热钢螺栓等产品标准专业化厂，用她们自己深有感慨话说：试遍了中国全部模具钢品种，最终找到了我们最理想、能够信赖模具钢--3Cr3Mo3VNb钢，在她们应用条件下，连高速钢W18Cr4V也不如它。
　　（8）贵州安大航空铸造企业，既是3Cr3Mo3VNb钢生产单位，又是3Cr3Mo3VNb最大用户。20多年来，该企业用其制作多种类型模具用在模锻锤、磨擦压力机、环轧机和等温锻等铸造设备上，用以锻压多种合结钢、不锈耐热钢、高温合金和钛合金等产品，为航空铸造事业立下汗马功劳。
　　总而言之，3Cr3Mo3VNb钢，是热模钢种中一个新秀，伴随时间推移，它将被大家越来越了解，它用途将越来越广泛，它将在中国模具工业中占有其应有地位。
热流道应用技术

作者介绍： Bob （孟博），在国际箸名热流道生产商工程应用部担任多年高级技术职务。为数千套热流道模具应用项目提供过技术支持。加拿大MOLDCAE企业创始人。E-mail:

第一篇         热流道应用技术概况

一 热流道模具优点
热流道模具在当今世界各工业发达国家和地域均得到极为广泛应用。这关键因为热流道模具拥有以下显著特点：
1、缩短制件成型周期
因没有浇道系统冷却时间限制，制件成型固化后便可立即顶出。很多用热流道模具生产薄壁零件成型周期可在5秒钟以下。
2、节省塑料原料
在纯热流道模具中因没有冷浇道，所以无生产费料。这对于塑料价格贵应用项目意义尤其重大。实际上，国际上关键热流道生产厂商均在世界上石油及塑料原料价格昂贵年代得到了迅猛发展。因为热流道技术是降低费料降低材料费有效路径。
3、降低费品，提升产品质量
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正确地控制。塑料能够更为均匀一致状态流入各模腔，其结果是品质一致零件。热流道成型零件浇口质量好，脱模后残余应力低，零件变形小。所以市场上很多高质量产品均由热流道模具生产。 如大家熟悉MOTOROLA手机，HP打印机，DELL笔记本电脑里很多塑料零件均用热流道模具制作。
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。有利于生产自动化。国外很多产品生产厂家均将热流道和自动化结合起来以大幅度地提升生产效率。
5。扩大注塑成型工艺应用笵围
很多优异塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来。如PET预成型制作，在模具中多色共注，多个材料共注工艺，STACK MOLD等。

 二 热流道模具缺点
尽管和冷流道模具相比，热流道模含有很多显著优点，但模具用户亦需要了解热流道模具缺点。概括起来有以下几点。
1、模具成本上升
热流道元件价格比较贵，热流道模具成本可能会大幅度增高。假如零件产量小，模具工具成本百分比高，经济上不花算。对很多发展中国家模具用户，热流道系统价格贵是影响热流道模具广泛使用关键问题之一。
2、热流道模具制作工艺设备要求高
热流道模具需要精密加工机械作确保。热流道系统和模具集成和配合要求极为严格，不然模具在生产过程中会出现很多严重问题。 如塑料密封不好造成塑料溢出损坏热流道元件中止生产，喷嘴镶件和浇口相对位置不好造成制品质量严重下降等。
3、操作维修复杂
和冷流道模具相比，热流道模具操作维修复杂。如使用操作不妥极易损坏热流道零件，使生产无法进行，造成巨大经济损失。对于热流道模具新用户，需要较长时间来积累使用经验。

三 热流道系统组成

尽管世界上有很多热流道生产厂商和多个热流道产品系列，但一个经典热流道系统均由以下几大部分组成：
1．  热流道板 （MANIFOLD）
2．  喷嘴 （NOZZLE）
3．  温度控制器
4．  辅助零件
将在以后系列文章深入讨论这些零件种类和应用。
四 热流道应用关键技术关键  
一个成功热流道模具应用项目需要多个步骤给予保障。其中最关键有两个技术原因。一是塑料温度控制，二是塑料流动控制。
 1．塑料温度控制
在热流道模具应用中塑料温度控制极为关键。很多生产过程中出现加工及产品质量
问题直接起源于热流道系统温度控制不好。 如使用热针式浇口方法注塑成型时产品浇口质量差问题，阀式浇口方法成型时阀针关闭困难问题，多型腔模具中零件填充时间及质量不一致问题等。假如可能应尽可能选择含有多区域分别控温热流道系统，以增加使用灵活性及应变能力。
２．塑料流动控制
塑料在热流道系统中要流动平衡。浇口要同时打开使塑料同时填充各型腔。对于零件重量相差悬殊ＦＡＭＩＬＹ　ＭＯＬＤ要进行浇道尺寸设计平衡。 不然就会出现有零件充模保压不够，有零件却充模保压过分，飞边过大质量差等问题。热流道浇道尺寸设计要合理。尺寸太小充模压力损失过大。尺寸太大则热流道体积过大，塑料在热流道系统中停留时间过长， 损坏材料性能而造成零件成型后不能满足使用要求。世界上已经有专门帮助用户进行最好流道设计CAE软件如MOLDCAE。

五 热流道模具应用范围
 1．塑料材料种类
热流道模具已被成功地用于加工多种塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。 任何能够用冷流道模具加工塑料材料全部能够用热流道模具加工。
 2．零件尺寸和重量
用热流道模具制造零件最小在0.1克以下。最大在30千克以上。应用极为广泛灵活。
 3．工业领域
热流道模具在电子，汽车，医疗，日用具，玩具，包装，建筑，办公设备等各工业部门全部得到广泛应用。

六 国际上热流道模具生产简况
  在世界上工业较为发达国家和地域热流道模具生产极为活跃。 热流道模具百分比不停提升。很多10人以下小模具厂全部进行热流道模具生产。从总体上讲北美，欧洲使用热流道技术时间较久，经验较多水平较高。在亚洲，除日本外，新加坡，南韩，台湾，香港处于领先地位。北美，欧洲即使模具制造水平较高，但价格较高交货期较长。相比之下，亚洲热流道模具制造商在价格和交货期上更具竞争性。而中国热流道模具尚处于起步阶段，不过正在快速增加，百分比不停提升。
七 世界上关键热流道生产商及总部所在地
在热流道技术领域里竞争很猛烈。很多企业在热流道产品开发上均投入巨大财力物力。 在各关键塑料，模具展览会上总能看到最新面世热流道产品。现将世界上关键热流道生产商及总部所在地收列于此。

1．北美洲
MOLD-MASTERS 加拿大
HUSKY 美国
SYNVENTIVE 美国
CACO美国
INCOE 美国
FASTHEAT美国
D-M-E美国
HASCO美国

2．欧洲
EWIKON 德国
GUNTHER德国
SPEAR 德国
PLASTHING 英国
UNITEMP 瑞典
THERMOPLY 意大利

3．亚洲
SEIKI 日本
YUDO 南韩

4．澳洲
MASTIP 新西兰

八 结语

此文对热流道技术和应用作了概要介绍。在下一篇文章里将谈论热流道系统种类和应用特点。
塑料收缩率和模具尺寸
　　设计塑料模时，确定了模具结构之後即可对模具各部分进行具体设计，即确定各模板和零件尺寸，型腔和型芯尺寸等。这时将包含相关材料收缩率等关键设计参数。所以只有具体地掌握成形塑料收缩率才能确定型腔各部分尺寸。即使所选模具结构正确，但所用参数不妥，就不可能生产出品质合格塑件。 
塑料收缩率及其影响原因 
　　热塑性塑料特征是在加热後膨胀，冷却後收缩，当然加压以後体积也将缩小。 在注塑成形过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束後熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内，尺寸仍会出现微小改变，一个改变是继续收缩，此收缩称为後收缩。另一个改变是一些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。比如尼龙610含水量为3%时，尺寸增加量为2%；玻璃纤维增强尼龙66含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起关键作用是成形收缩。 现在确定多种塑料收缩率（成形收缩＋後收缩）方法，通常全部推荐德国国家标准中DIN16901要求。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸和成形後放置二十四小时，在温度为23℃，相对湿度为50±5%条件下测量出对应塑件尺寸之差算出。
 　　收缩率S由下式表示： S={(D－M)/D}×100%(1)
 　　其中：S-收缩率； D-模具尺寸； M-塑件尺寸。
 　　假如按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1-S) 在模具设计中为了简化计算，通常使用下式求模具尺寸：
 　　D=M+MS(2) 
　　假如需实施较为正确计算，则应用下式： D=M+MS+MS2(3)
 　　但在确定收缩率时，由於实际收缩率要受众多原因影响也只能使用近似值，所以用式(2)计算型腔尺寸也基础上满足要求。在制造模具时，型腔则根据下偏差加工，型芯则按上偏差加工，便於必需时可作合适修整。
 　　难於正确确定收缩率关键原因，首先是因多种塑料收缩率不是一个定值，而是一个范围。因为不一样工厂生产同种材料收缩率不相同，即使是一个工厂生产不一样批号同种材料收缩率也不一样。所以各厂只能为用户提供该厂所生产塑料收缩率范围。其次，在成形过程中实际收缩率还受到塑件形状，模具结构和