浅谈浇道管在设计的应用
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1纸质浇道管成型工艺流程
我们生活中使用的一次性纸质快餐盒、碗和盘等也属于纸浆模塑制品，因其结构形状简单，成型容易，成型模具也较简单。故其模具和制品都有一定的通用性。而铸造用纸质浇道管这一专利产品，结构上长径比较大的型腔制品与快餐盒等用途不同，对原料要求不同，其成形模具更是前无先例，因此，纸质浇道管模具设计也就成为纸质浇道管成型的难题。
纸质浇道管属于纸浆模塑制品，其成型工艺与其它纸浆模塑制品成型有相似之处。纸质浇道管成型体是用原料为0.8%左右浓度的纤维水溶液模塑而成。在成型过程中，必须不断去除大量水分，所以，纸质浇道管成型模具必须是带孔网模。纸浆纤维留在网模上沉积起来，在带孔网模形成一定厚度的纸制品。随着沉积的时间越长，厚度增加，滤水性能降低，形成速度变慢，所以，模具内网面各处壁厚同步增长，各处壁厚都一致。纸质浇道管的壁厚是一个需关键保证的尺寸。它的厚度与模具内成型过程中的真空度有关，一般成型时真空度为300~650Pa，所以，利用吸附成型方法纸模制品的厚度受到限制，纸质浇道管成型后是一个含水量为70%左右的湿纸坯。由于湿纸坯很湿，强度低，成型后吸在网模上，为了脱模，需再利用压缩空气使湿纸坯脱模，再送入热压定型模具中进行烘干整形。
针对纸质浇道管成型的这些特点对其结构设计和模具设计的影响，模具设计者必须全面考虑这些因素，才能设计出比较合理的模具，加工出满足品质要求的合格品。
2纸质浇道管成型模设计
2.1纸质浇道管结构工艺设计
首先，对纸质浇道管进行结构分析，是否符合纸浆模塑制品成型工艺条件、模具设计和模具制造要求。纸浆模塑制品的成型工艺主要有真空吸附成型法和注浆成型法。真空吸附成型法是纸浆模塑制品生产中常用的一种成型方法，此方法生产效率高，制品厚薄均匀，适用于制作不太深的薄壁制品。纸质浇道管成型就选择采用了这种成型方法。纸质浇道管结构为了适应真空吸附成型的条件以及后续的热压整型工序，将原结构的弯头部加长，该端以半球形封闭，并在弯头规定尺寸处添加一道切断槽，使之成为型腔结构。在经过热压整型烘干后，将增加部分从切断槽切除，以最终保证浇道管尺寸要求。
2.2纸质浇道管模具设计
该模具结构由网模、上模与下模组成的背腔、气室和模具支座组成。其中网模是模具的主体，网模由直径0.15~0.25mm、30~40目不锈钢网，通过焊接方式贴附在模具型腔工作表面。模具工作面与背腔之间由均匀的小孔联通。模具通过模具支座安装在成型机的模板上，模板的另一面安装有气室，气室与背腔相通，气室壁上设有两个通压缩空气或抽真空的通道。该模具设计时应注意选择材质和结构设计，其中：选择材质：模具材料选用铸造铝合金，网模材料选用30~40目的不锈钢网；结构设计：为了提高模具成型性能，防止纸浆纤维粘网，便于湿纸坯成型和脱模，在模具结构设计时就注意以下几点：
（1）模具开孔结构纸质浇道管成型大致工作过程如下：固定在下模板上的下模、上模，将上模整个浸入到浆液液面以下，接通真空系统，在压力差的作用下，纸浆液流向模具表面，纸浆纤维因模具内网的阻挡作用而被截流，形成纤维层，均匀地附着在成型模的内网上，滤液经过模具下孔被真空系统抽走，经一定时间的过滤，在模具表面附着成一定厚度的湿纸坯，但由于模具表面结构形状较复杂，使得成型湿纸坯各部位的厚度分布不一定均匀。为使浆料能够均匀分布在成型网模上，要在上、下模上布设进气小孔，并且使小孔的进气阻力小而且均匀。试验表明，成型模具开孔的孔径、孔间距、开孔率对成型匀度影响较大。在保证一定钢度的条件下，可以增大开孔率可以增加排液面积，从而减少吸滤时间。为了确保产品厚度均匀，模具上各部分脱水开孔率应是不同的。一般情况下，角部的开孔率约为70%，棱边开孔率约为60%，上顶面的开孔率约为40%，下部开孔率约为20%左右，这样才能使浆料中分布较均匀。浇道管上模部分小孔较密，孔径为φ3mm，成圆周阵列分布，行间距、列间距均为4mm。下模部分小孔分布较疏，孔径为φ2mm，行间距、列间距均为6mm。
（2）气室的设计应利于排水安装在支座上的上模、下模工作表面形成气室，为了防止抽真空和增压脱水后水积在气室中，需将气室整体倾斜3°~5°，以便于排水。
（3）浇道管型腔内积水的排除将上模、下模弯头部分分型面向上旋转与水平方向成3°~5°，且上、下模带弯头部分整体抬起，保证成5°左右即可。
（4）模具上的棱角和角隅处均设计成圆角，以避免成型产品在此处形成应力集中，从而造成破损。模内圆角半径一般等于或大于2.5mm（纸模厚度）。
3影响浇道管成型的质量因素分析
在真空吸滤过程中，影响浇道管成型的品质因素主要有孔洞、均匀性和裂口。
3.1孔洞
（1）纸质浇道管某部位产生片状的蜂窝孔洞，同时伴有浆料分布不均匀。这种孔洞解决方法：在吸浆口设计档流板，降低浆料流入压力，同时，使浆料均匀分布在模具型腔内。
（2）纸质浇道管某部位产生不规则形状的单一孔洞。产生这种孔洞的主要原因是由成型模具上的不锈钢网破损的孔洞造成的，出现这类情况需更换模具上的不锈钢网。
（3）在浇道管表面上出现针状小孔，且分布不规则。为了避免产生这种孔洞，一般情况下，在吸滤成型过程中，真空度应保持在0.05~0.07MPa范围。
3.2均匀性
纸质浇道管壁厚的均匀性，即浇道管各部分浆料分布均匀、厚度一致性。产生浇道管不均匀问题的原因主要有以下几个方面。
（1）浆料浓度对均匀性的影响。在浇道管成型过程中，一般进入型腔的浆料浓度为1%左右，如果浆料浓度过高将使制品产生上薄下厚现象。
（2）模具沉入浆料中的深度。当模具沉入浆料中的深度等于或大于制品的高度时，才能使制品成型时浆料分布均匀，厚度一致。
（3）成型模具的开孔率。纸质浇道管的成型过程是一个立体造纸过程，成型模具存在顶角、棱边及表面有高低和倾斜程度的不同，为了使浆料沉积分布均匀，模具上各部分脱水孔的开孔率将是不同的。一般情况下，角部、棱边开孔率高，平面开孔率低，上部开孔率高，下部开孔率低。这样才能使浆料中的纸纤维沉积分布均匀。一些其他原因也影响浇道管的均匀性，如滤网孔堵塞，未及时清洗滤网，真空度过低等。
3.3裂口
在浇道管生产过程中，产生裂口的原因主要是滤网的制作和安装误差。解决方法：成型模具上的滤网制作和安装时，在沟槽和转折处成型要充分，安装时应略松一些。
4结束语
综上所述，在纸质浇道管成型模具设计过程中，对我所遇到的问题以及影响浇道管成型质量因素分析，提出了解决的方法，以供致力于纸制品生产和研究人员借鉴，避免再走一些弯路。
作者：曹永宁张凤霞蔡春林马锦才曹敏道张孝悌单位：宁夏职业技术学院