| 塑料模具設計擠出成型原理及工藝特性 擠出成型是目前比較普遍的塑料成型方法之一，適用于所有的熱塑性塑料及部分熱固性塑料，可以成型各種塑料管材，棒材，板材、電線電纜及異形截面型材等，還可以用于塑料的著色、造料和共混等。擠出型材的質量取決于擠出模具，擠出模具主要是由機頭和定型裝置兩部分組成，其結構設計的合理性是保證塑件成型質量的決定性因素。 一 擠出成型原理及特點 1. 擠出成型原理 擠出成型主要用于成型熱量性塑料，其成型原理如圖2-4所示（以管材的擠出為例）。首先將粒狀或粉狀塑料加入料斗中，在擠出機旋轉螺桿的作用下，加熱的塑料沿螺桿的螺旋槽向前方輸送。在此過程中，塑料不斷地接受外加熱和螺桿與物料之間、物料與物料之間及物料與料筒之間的剪切磨擦熱，逐漸熔融呈粘流態(tài)，然后在擠壓系統(tǒng)的作用下，塑料熔體通過具有一定形狀的擠出模具（機頭）口模以及一系列輔助裝置（定型、冷卻、牽引、切割等裝置），從而獲得截面形狀一定的塑料型材。 擠出成型原理 1－擠出機料筒；2－機頭；3－定徑裝置；4－冷卻裝置；5－牽引裝置；6－塑料管；7－切割裝置 2. 擠出成型特點 擠出成型所用的設備為擠出機，結構比較簡單，操作方便，應用非常廣泛，所成型的塑件均為具有恒定截面形狀的連續(xù)型材。擠出成型的特點如下： 1）生產過程連續(xù)，可以擠出任意長度的塑件，生產效率高。 2）模具結構也較簡單，制造維修方便，投資少、收效快。 3）塑件內部組織均衡緊密，尺寸比較穩(wěn)定準確。 4）適應性強，除氟塑料外，所有的熱塑性塑料都可采用擠出成型，部分熱固性塑料也可采用擠出成型。變更機頭口模，產品的截面形狀和尺寸可相應改變，這樣就能生產出各種不同規(guī)格的塑件。 二 擠出成型工藝 熱塑性塑料的擠出成型工藝過程可分為三個階段。 第一階段是塑料原料的塑化 塑料原料在擠出機的機筒溫度和螺桿的旋轉壓實及混合作用下，由粉準或粒狀變成粘流態(tài)物質。 第二階段是成型 粘流態(tài)塑料熔體在擠出機螺桿螺旋力的推動作用下，通過具有一定形狀的機頭口模，得到截面與口模形狀一致的連續(xù)型材。 第三階段是定型 通過適當?shù)奶幚矸椒�，如定徑處理、冷卻處理等，使已擠出的塑料連續(xù)型材固化為塑件。 1. 原料的準備 擠出成型用的大部分塑料是粒狀塑料，粉狀塑料用得較少。因為粉狀塑料含有較多的水分，會影響擠出成型的順利進行，同時影響塑件的質量，例如塑件出現(xiàn)氣泡、表面灰暗無光、皺紋、流浪等，其物理性能和力學性能也隨之下降，而且粉狀物料的壓縮比大，不利于輸送。當然，不論是粉狀物料還是粒狀物料，都會吸收一定的水分，所以在成型之前應進行干燥處理，將原料的水分控制在0.5%以下。原料的干燥一般是在烘箱或烘房中進行，此外，在準備階段還要盡可能除去塑料中存在的雜質。 2. 擠出成型 將擠出機預熱到規(guī)定溫度后，啟動電機帶動螺桿旋轉輸送物料，同時向料筒中加入塑料。料筒中的塑料在外加熱和剪切磨擦熱作用下熔融塑化。由于螺桿旋轉時對塑料不斷推擠，迫使塑料經過濾板上的過濾網，再通過機頭成型為一定口模形狀的連續(xù)型材。初期的擠出塑件質量較差，外觀也欠佳，要調整工藝條件及設備裝置直到正常狀態(tài)后才能投入正式生產。在擠出成型過程中，要特別注意溫度和剪切磨擦熱兩個因素對塑件質量的影響。 3. 塑件的定型與冷卻 熱塑件塑件在離開機頭口模以后，應該立即進行定型和冷卻，否則，塑件在自重力作用下就會變形，出現(xiàn)凹陷或扭曲現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，定型和冷卻是同時進行的，只有在擠出各種棒料和管材時，才有一個獨立的定徑過程，而擠出薄模、單絲等則無需定型，僅通過冷卻即可。擠出板材與片材，有時還需要通過一對壓輥壓平，也有定型與冷卻作用。管材的定型方法可用定徑套，也有采用能通水冷卻的特殊口模來定徑的，但不管那種方法，都是使管坯內外形成壓力差，使其緊貼在定徑套上而冷卻定型。 冷卻一般采用空氣冷卻或水冷卻，冷卻速度對塑件性能有很大影響。硬質塑件（如聚苯乙烯、低密度聚乙烯和硬聚氯乙烯等）不能冷卻得過快，否則容易造成殘余內應力，影響塑件的外觀質量；軟質或結晶型塑件則要求及時冷卻，以免塑件變形。 4. 塑件的牽引、卷取和切割 塑件自口模擠出后，會由于壓力突然解除而發(fā)生離模膨脹現(xiàn)象，而冷卻后又會發(fā)生收縮現(xiàn)象，從而使塑件的尺寸和形狀發(fā)生改變。此外，由于塑件被連續(xù)不斷地擠出，自重越來越大，如果不加以引導，會造成塑件停滯，使塑件不能順利擠出。因此，在冷卻的同時，要連續(xù)均勻地牽引塑件。 牽引過程由擠出機輔機之一的牽引裝置來完成。牽引速度要與擠出速度相適應，一般是牽引速度大于擠出速度，以消除塑件尺寸的變化，同時對塑件進行適當?shù)睦煲蕴岣哔|量。不同塑件的牽引速度不同。通常單絲的牽引速度可以快些，其原因是牽引速度大，塑件的厚度和直徑減小，縱向抗斷裂強度增高，扯斷伸長率降低。擠出硬質塑件的牽引速度則不能大，通常需將牽引速度規(guī)定在一定范圍內，并且要十分均勻，不然就會影響其尺寸均勻性和力學性能。 通過牽引的塑件根據使用要求在切割裝置上裁剪（如棒、管、板、片等），或在卷取裝置上繞制成卷（如單絲、電線電纜等）。此外，有些塑件有時還需進行后處理，以提高其尺寸穩(wěn)定性。 |
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