RTO和RSO的使用诀窍

作者:Injection Mold Consulting公司 Jim Fattori 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-09-01
除了关闭一个型腔外,RTO和RSO还能提供很多功能……

RTO(Runner Turn-Off,RTO)是指流道关闭器。它是一个圆柱形的模具零部件,可以通过旋转来防止熔融材料继续沿着路径流动或将其转移到不同的路径,或者两者兼有。RTO通常位于注道衬套的对面,或者一个流道分支的交叉点上。RTO是更通用的流道闭合器(Runner Shut-Off,RSO)中的特定类型。RSO可以是圆形、方形、矩形或任何可想象的形状。

大多数人认为RSO仅用于成套制品模具中,但事实并非如此,许多人也在专用的多腔模具中使用它们。假设你有一副4腔或8腔模具,其中一个型腔有问题,那么有时在压机中快速且暂时性地关闭该型腔并继续生产是比较有利的。虽然利润率会下降12%~25%,但仍然可以在规定时间内交货。

当然,在生产结束后需要及时修复模具,这样再启动新的生产任务就不用继续关闭这个型腔了。不过,值得注意的一点是,关闭多腔模具中的一个型腔,除了会导致利润率下降,且需要更长的时间才能生产出数量足够的产品外,还可能会造成模具损坏。大多数的成型商针对每副模具都有一个工艺设置表。其内容和数据是以模具中的所有型腔都在正常运行为前提。那么,当针对8个型腔而设定的注射量,实际面对的只有6个或7个型腔时,会发生什么呢?溢料、保压过度而卡在型腔中的部件、顶销破裂或型腔嵌件出现裂缝,这些问题都可能会出现。

RSO能做的不仅仅是关闭一个型腔或转移物料流。通常,在熔体进行充模时,如果成套制品模具中的一个型腔被关闭,其他型腔的填充压力会发生变化。与之类似,如果加工的材料是两种或更多种的热塑性材料,流动和填充也会发生变化,特别是在材料的黏度差别较大时。对此,可以通过设置一个RSO将浇口位置变为开放的型腔,以克服流动问题。改变浇口位置可以潜在地改善或消除很多问题,诸如不期望的熔接线位置、过度凹陷或夹气等。笔者有一副模具,其中的一些型腔用于成型丙烯酸部件,而另一些用于成型硬质PVC部件。成型丙烯酸部件时没有问题,但当加工更黏稠的PVC时,加工过程压力受限。为此,一个RSO被添加进模具,以打开第二个流道,创造了向部件喂料的第二个浇口。

假设你有一副双腔成套制品模具,其中一个型腔是可置换的镶件,能制造不同的部件。该模具有一个RTO来控制是运行其中某一个型腔还是两个型腔同时运行。当你使用其中一个型腔镶件调试模具时,一切都很好;但如果换成另一个镶件,由于新部件的体积、壁厚或流长与之前存在很大的差异,因此平衡被打破。在此情况下,将浇口尺寸调整到两个部件中的任何一个都会导致许多其他的问题,主要是浇口密封时间和型腔中保压压力的变化。

对此,使用小的、圆形的RTO并非理想的解决方案,相比,一个长的、矩形的RSO嵌件更有用。它允许通过改变流道尺寸来调整浇口的流量和相关的填充压力。所用流道越长,新平衡越容易建立。如果制作两个这样的RSO嵌件,嵌件上可以分别加工出不同尺寸的流道切入口,这样就能随意运行任一个型腔,而不会出现流量不平衡的问题,也无需改变浇口直径。两个流道可分别作为流动增强器和限流器而发挥作用。不过,如果模具中有地方将RSO嵌件安装在偏心位置,可以直接在嵌件的表面上切割出两个不同尺寸的流道,如图1所示。这个RSO中不同尺寸的流道对应不同的型腔,需要切换型腔时只需将此RSO旋转180°。或是将RSO翻转,完全阻止物料进入型腔。

图1一个RSO有两种不同尺寸的流道,它们被加工在一个平面以平衡可互换的模具
图1一个RSO有两种不同尺寸的流道,它们被加工在一个平面以平衡可互换的模具

再假设你正采用一副多腔模具进行生产,且所用工艺需要经过验证。那么,根据墨菲定律,在某个时间点,其中一个型腔将会出现问题。这需要你立即关闭压机并进行必要的维修。如果车间刚好有一套备用的型腔-型芯组,那么经过简单的更换就可以重新投入生产。但如果情况不是这样,你能负担起停机几天、甚至是几周的后果吗?即便是封闭这个有问题的型腔,但这是一个没有经过验证的过程,发生流量不平衡的可能性很大,这会导致这些型腔中的某些生产出不合格的产品。

那如果这套模具中有图1所示的这类能改善其他型腔流量不平衡的RSO,情况又会如何呢?在最初模具取样以建立并验证最佳工艺的阶段,你就可以有意识地关闭一个型腔来建立第二个过程,并提交两个验证。第二个工艺过程运行的就不是全部型腔。虽然,验证两个工艺过程会增加成本,但如果出现问题,这样做可以保持生产正常运行。当然,它不是100%地解决问题,但能让你有时间加工必要的部件,以便恢复全型腔数运行。

相比RTO,笔者通常更喜欢RSO。大多数的RTO,在其根部下方会有一个弹簧加载的球形柱塞、O形圈、贝氏弹簧垫圈或一些其他类型的零件,以防止熔体在高速和高压下经过流道时造成RTO旋转。但随着时间的推移,球形柱塞中的弹簧会失效,O形圈会变硬,这导致了RTO自由旋转(如图2所示)。

图2  RTO经常在生产过程中旋转
图2  RTO经常在生产过程中旋转

另一种相反的情况是,由于周围积聚了气体和铁锈,RTO几乎无法旋转。尽管存在这些缺点,但RTO在模具中所占空间不多,且制造或购买的成本也不高。注塑模具供应商能提供各种类型的标准化RTO。但供应标准化RSO的厂家几乎找不到。笔者认为这是因为确实没有真正的标准RSO设计。大多数的RSO是专门针对个别模具的需求而量身订制。RTO中3种最常见的流道配置是T型、L型或直通型,其他配置也是可能的,如图3所示。

图3 用于向两腔或4腔喂料的RTO
图3 用于向两腔或4腔喂料的RTO

在某个时间点,RTO需要旋转到特定的位置,车间的工作人员在执行这个操作时使用的工具多种多样,有些很好,但有些不太适合。笔者建议采用内六角扳手。在RTO中设计六角头(如图4所示)有几个好处:它提供了更大的承载面;使RTO定位在合适的位置变得容易;在使用其他的工具(钢制螺丝刀等)时,能最大限度地降低对RTO和相邻区域造成损坏的可能性。如果RTO与注道衬套相对,六角头也可以作为冷料穴而发挥作用,来捕获滞留在注嘴尖梢中的半凝固物料。

图4一个用于全圆形流道的带有六角头的RTO(左)和一个用于梯形流道的带六角头的RTO
图4一个用于全圆形流道的带有六角头的RTO(左)和一个用于梯形流道的带六角头的RTO

对于全圆形流道来说,型腔侧的RTO通常就是注道衬套。但笔者尽量避免这种配置,并在注道衬套之外使用两个RTO或RSO。因为注道衬套末端的物料量已经很大了,添加六角头以及多个流道,会使这个位置的结构更大。这种附加的东西可能需要将周期时间延长几秒,以防止在模具打开时注道脱离流道并粘在注道衬套中。

另一个让笔者尽量避免这种配置的原因是,生产人员在尝试旋转注道衬套之前经常忘记将机器滑座后退。由于机器的注嘴接触力会阻碍六角头旋转,因此六角头可能会被剥离。最后,操作人员不知道注道衬套头部下方是否存在一个防止其旋转的定位销或钥匙。如果衬套处于机械固定位置,那使用六角扳手旋转它是徒劳的。

在设计注塑模具时,RSO经常是事后才想起的一种补救办法。但如果你了解它们除了关闭型腔以外的其他功能,就会明白出现问题时它们发挥的重要作用了。

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