Thiết kế khuôn cổng chính: Tối ưu hóa dòng chảy để đúc phun chất lượng cao

Thiết kế cổng phun là yếu tố quan trọng trong quá trình đúc khuôn ép, ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và chi phí sản xuất. Là điểm vào chính của nhựa nóng chảy vào buồng khuôn, vị trí, kích cỡ và loại cổng phun cần được tính toán kỹ lưỡng để đạt được kết quả tối ưu. Việc lựa chọn vị trí cổng phun phải cân nhắc nhiều yếu tố như kiểu điền đầy, vị trí các đường nối hàn (weld line), hướng sắp xếp sợi trong vật liệu gia cường và yêu cầu về mặt thẩm mỹ. Các loại cổng phun phổ biến bao gồm cổng cạnh (edge gates), đơn giản và hiệu quả cho các chi tiết lớn; cổng ngầm hoặc cổng tàu ngầm (tunnel/submarine gates), tự tách khỏi sản phẩm khi đẩy ra; và cổng phun trực tiếp (direct sprue gates), phù hợp với khuôn một khoang dùng cho các chi tiết lớn, dày. Các hệ thống hot runner sử dụng cổng phun được kiểm soát nhiệt độ, giữ vật liệu ở trạng thái nóng chảy, giúp loại bỏ phần kênh dẫn thừa và cho phép linh hoạt hơn trong việc bố trí cổng phun. Kích thước mặt cắt ngang của cổng phun phải được tính toán chính xác dựa trên độ nhớt vật liệu, độ dày chi tiết và chiều dài dòng chảy để đảm bảo truyền áp lực đóng gói đầy đủ, đồng thời tránh hiện tượng gia nhiệt do cắt (shear heating) quá mức có thể làm suy giảm tính chất vật liệu. Thiết kế cổng phun cũng ảnh hưởng đến vết tích cổng (gate vestige), cần được giảm thiểu trên các bề mặt thẩm mỹ hoặc được che giấu hợp lý ở những khu vực không quan trọng. Đối với khuôn nhiều khoang, hệ thống kênh dẫn cân bằng cùng với các cổng phun được định cỡ phù hợp sẽ đảm bảo sự điền đầy đồng đều trên tất cả các khoang. Thiết kế cổng phun tiên tiến sử dụng phần mềm mô phỏng để dự đoán sự tiến triển của mặt đầu dòng chảy, độ sụt áp và phân bố nhiệt độ, cho phép kỹ sư tối ưu hóa các thông số cổng phun trước khi chế tạo khuôn. Cổng phun cũng ảnh hưởng đến thời gian chu kỳ ép phun, vì cổng phun lớn hơn có thể đòi hỏi thời gian làm nguội lâu hơn trước khi đẩy sản phẩm ra. Các yếu tố bảo trì bao gồm mài mòn cổng phun theo thời gian, đặc biệt khi sử dụng vật liệu mài mòn, do đó cần lựa chọn vật liệu và thiết kế cụm cổng phun phù hợp. Một cổng phun được thiết kế tốt sẽ tạo ra sự cân bằng tinh tế giữa việc điền đầy nhanh, đóng gói đầy đủ, giảm thiểu ứng suất và đảm bảo ngoại hình chấp nhận được, từ đó tác động trực tiếp đến lợi nhuận của quá trình sản xuất khuôn ép.