Khuôn Chạy Nóng (Hot Runner Mold): 10 Lỗi Thiết Kế Cần Tránh Để Tối Ưu Chi Phí Và Hiệu Quả

Giới Thiệu Chung Về Khuôn Chạy Nóng

Khuôn chạy nóng (Hot Runner Mold) là hệ thống khuôn ép nhựa có khả năng duy trì nhựa nóng chảy từ vòi phun của máy ép cho tới các cửa phun tại khoang khuôn. Thay vì để lại phần bavia (runner) như khuôn truyền thống, khuôn chạy nóng cho phép nhựa được dẫn thẳng đến điểm cần thiết và đóng rắn tại sản phẩm, giúp tiết kiệm vật liệu và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội, khuôn chạy nóng lại có chi phí đầu tư cao hơn khuôn lạnh thông thường. Vì vậy, việc thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa chạy nóng cần được thực hiện kỹ lưỡng nhằm tránh lỗi kỹ thuật, tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng khuôn.

Ưu Điểm Nổi Bật Của Khuôn Chạy Nóng

• Giảm thiểu vật liệu nhựa thừa (runner)

• Tăng tốc độ chu kỳ ép nhựa

• Cải thiện bề mặt sản phẩm và đồng đều khối lượng

• Tăng tuổi thọ khuôn nhờ kiểm soát nhiệt độ ổn định

• Tự động hóa cao, phù hợp với sản xuất hàng loạt

10 Lỗi Thiết Kế Thường Gặp Trong Khuôn Chạy Nóng Và Cách Khắc Phục

1. Thiết Kế Chưa Được Kiểm Tra Bằng Moldflow

Việc phân tích dòng chảy nhựa bằng phần mềm CAE như Moldflow là bắt buộc. Nó giúp mô phỏng áp suất, nhiệt độ và tốc độ dòng chảy nhựa trong hệ thống, từ đó xác định số lượng cổng phun, vị trí tối ưu của nozzle và manifold để đảm bảo độ đồng đều sản phẩm.

Khuyến nghị: Thiết kế hệ thống chạy nóng với số lượng vòi phun là bội số của 2 hoặc 3 để cân bằng áp lực.

2. Lựa Chọn Vòi Phun Không Phù Hợp

Có ba loại vòi phun phổ biến trong hệ thống hot runner. Việc lựa chọn đúng loại nozzle quyết định chất lượng bề mặt sản phẩm và tuổi thọ khuôn.

• Vòi hình trụ: Chi phí thấp, phù hợp sản phẩm có kết cấu bề mặt lớn.

• Vòi mở (Open Gate): Phù hợp với vật liệu kỹ thuật, cần hạn chế tắc nghẽn.

Khi phần nhựa là phần nhựa kỹ thuật. Nên sử dụng vòi phun mở. Ngăn ngừa tắc vòi phun.

• Vòi van (Valve Gate): Sử dụng xi lanh điều khiển kim đóng mở, kiểm soát keo tốt, tránh hiện tượng “stringing”.

Hệ thống chạy nóng kiểu này có thêm một cơ cấu xi lanh. Dưới tác dụng của xi lanh, kim van được nâng lên trong quá trình phun. Bịt cổng keo vào cuối quá trình điền đầy. Nó có thể ngăn chặn hiệu quả các vết chảy.

Đồ họa

3. Thiếu Hệ Thống Cách Nhiệt Tốt

Ống góp nóng (Hot Manifold) tiếp xúc trực tiếp với tấm khuôn chủ trên diện tích rộng nên cần có cách nhiệt hiệu quả để tránh thất thoát nhiệt.

Giải pháp: Thiết kế giảm diện tích tiếp xúc vật lý, sử dụng vòng cách nhiệt và tấm cách nhiệt nhiệt độ cao để cô lập nhiệt.

Như cấu trúc B cho thấy ：

Kích thước đầu phun của vòi dễ dàng điều chỉnh. Đặt đủ đường nước làm mát gần vòi phun. Tránh người chạy nóng gần vầng hào quang cổng.

4. Có “Góc Chết” Trong Tấm Á Hậu

Nếu khuôn có các góc chết trong runner hoặc manifold, nhựa nóng chảy có thể bị tích tụ gây ra lỗi quang sai màu hoặc cháy nhựa.

Khuyến nghị: Đảm bảo dòng chảy liên tục, các góc bo mềm để giảm tụ nhiệt.

5. Rò Rỉ Hoặc Tắc Nozzle

Vấn đề phổ biến: Rò rỉ vật liệu tại các khớp nối do không tính toán giãn nở nhiệt của vòi phun.

Giải pháp: Tính trước hệ số giãn nở khi gia nhiệt, áp dụng dung sai hợp lý trong bản vẽ lắp ráp để bảo vệ cấu trúc khuôn và đảm bảo độ kín khít.

6. Không Canh Đúng Tâm Nozzle Và Cổng

Do sự chênh lệch nhiệt độ giữa tấm khuôn (khoảng 60°C) và tấm chạy nóng (khoảng 200°C), nếu không hiệu chỉnh vị trí, vòi phun có thể lệch khỏi tâm cổng.

Giải pháp: Chừa khoảng bù nhiệt co giãn, thiết kế guide bush cho nozzle.

Như trong Hình A:

Phải có đủ không gian giữa vòi phun và tiêu bản. Sửa lại vị trí của Á hậu nóng chạm vào miệng. Lượng hiệu chỉnh là lượng giãn nở nhiệt của tấm dẫn dòng. Đảm bảo rằng tâm của lỗ vòi phun và tâm của lỗ cổng không bị lệch.

Như trong Hình B:

Vòi phun được làm bằng thép có độ đàn hồi cao hoặc đồng niken hoặc đồng berili có độ đàn hồi cao.

7. Cố Định Tấm Chạy Nóng Không Đúng Cách

Không nên siết chặt manifold bằng vít cố định trực tiếp, vì sẽ làm giới hạn khả năng giãn nở, dẫn đến cong vênh tấm.

Khuyến nghị: Dùng vít bậc hoặc ống giãn nở để tạo khoảng trống giãn nở tự nhiên

Số 1

Không thể sử dụng kết cấu vít giữa hai loại này.
Như sau. Nếu nó được cố định trực tiếp bằng vít. Hướng giãn nở nhiệt của tấm chạy bị hạn chế. Sẽ làm cho tấm chạy nghiêng lên.
Như hình minh họa B. Sử dụng vít có bậc. L1 cao hơn 0,05 mm so với L. Tấm chạy có đủ không gian để mở rộng và co lại.

8. Không Tối Ưu Theo Tính Chất Nhựa

Mỗi loại vật liệu nhựa có tính chất dòng chảy, khả năng chịu nhiệt và yêu cầu gia nhiệt khác nhau. Ví dụ: