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塑料模具设计挤出成型原理及工艺特性

作者:admin 来源: 日期:2017-11-10 17:43:51 人气: 标签:塑料模具设计 挤出成型 原理 工艺特性
  塑料模具设计挤出成型原理及工艺特性   挤出成型是目前比较普遍的塑料成型方法之一,适用于所有的热塑性塑料及部分热固性塑料,可以成型各种塑料管材,棒材,板材、电线电缆及异形截面型材等,还可以用于塑料的着色、造料和共混等。挤出型材的质量取决于挤出模具,挤出模具主要是由机头和定型装置两部分组成,其结构设计的合理性是保证塑件成型质量的决定性因素。   一 挤出成型原理及特点   1. 挤出成型原理   挤出成型主要用于成型热量性塑料,其成型原理如图2-4所示(以管材的挤出为例)。首先将粒状或粉状塑料加入料斗中,在挤出机旋转螺杆的作用下,加热的塑料沿螺杆的螺旋槽向前方输送。在此过程中,塑料不断地接受外加热和螺杆与物料之间、物料与物料之间及物料与料筒之间的剪切磨擦热,逐渐熔融呈粘流态,然后在挤压系统的作用下,塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具(机头)口模以及一系列辅助装置(定型、冷却、牵引、切割等装置),从而获得截面形状一定的塑料型材。   挤出成型原理   1-挤出机料筒;2-机头;3-定径装置;4-冷却装置;5-牵引装置;6-塑料管;7-切割装置   2. 挤出成型特点   挤出成型所用的设备为挤出机,结构比较简单,操作方便,应用非常广泛,所成型的塑件均为具有恒定截面形状的连续型材。挤出成型的特点如下:   1)生产过程连续,可以挤出任意长度的塑件,生产效率高。   2)模具结构也较简单,制造维修方便,投资少、收效快。   3)塑件内部组织均衡紧密,尺寸比较稳定准确。   4)适应性强,除氟塑料外,所有的热塑性塑料都可采用挤出成型,部分热固性塑料也可采用挤出成型。变更机头口模,产品的截面形状和尺寸可相应改变,这样就能生产出各种不同规格的塑件。   二 挤出成型工艺   热塑性塑料的挤出成型工艺过程可分为三个阶段。   第一阶段是塑料原料的塑化   塑料原料在挤出机的机筒温度和螺杆的旋转压实及混合作用下,由粉准或粒状变成粘流态物质。   第二阶段是成型   粘流态塑料熔体在挤出机螺杆螺旋力的推动作用下,通过具有一定形状的机头口模,得到截面与口模形状一致的连续型材。   第三阶段是定型   通过适当的处理方法,如定径处理、冷却处理等,使已挤出的塑料连续型材固化为塑件。   1. 原料的准备   挤出成型用的大部分塑料是粒状塑料,粉状塑料用得较少。因为粉状塑料含有较多的水分,会影响挤出成型的顺利进行,同时影响塑件的质量,例如塑件出现气泡、表面灰暗无光、皱纹、流浪等,其物理性能和力学性能也随之下降,而且粉状物料的压缩比大,不利于输送。当然,不论是粉状物料还是粒状物料,都会吸收一定的水分,所以在成型之前应进行干燥处理,将原料的水分控制在0.5%以下。原料的干燥一般是在烘箱或烘房中进行,此外,在准备阶段还要尽可能除去塑料中存在的杂质。   2. 挤出成型   将挤出机预热到规定温度后,启动电机带动螺杆旋转输送物料,同时向料筒中加入塑料。料筒中的塑料在外加热和剪切磨擦热作用下熔融塑化。由于螺杆旋转时对塑料不断推挤,迫使塑料经过滤板上的过滤网,再通过机头成型为一定口模形状的连续型材。初期的挤出塑件质量较差,外观也欠佳,要调整工艺条件及设备装置直到正常状态后才能投入正式生产。在挤出成型过程中,要特别注意温度和剪切磨擦热两个因素对塑件质量的影响。   3. 塑件的定型与冷却   热塑件塑件在离开机头口模以后,应该立即进行定型和冷却,否则,塑件在自重力作用下就会变形,出现凹陷或扭曲现象。在大多数情况下,定型和冷却是同时进行的,只有在挤出各种棒料和管材时,才有一个独立的定径过程,而挤出薄模、单丝等则无需定型,仅通过冷却即可。挤出板材与片材,有时还需要通过一对压辊压平,也有定型与冷却作用。管材的定型方法可用定径套,也有采用能通水冷却的特殊口模来定径的,但不管那种方法,都是使管坯内外形成压力差,使其紧贴在定径套上而冷却定型。   冷却一般采用空气冷却或水冷却,冷却速度对塑件性能有很大影响。硬质塑件(如聚苯乙烯、低密度聚乙烯和硬聚氯乙烯等)不能冷却得过快,否则容易造成残余内应力,影响塑件的外观质量;软质或结晶型塑件则要求及时冷却,以免塑件变形。   4. 塑件的牵引、卷取和切割   塑件自口模挤出后,会由于压力突然解除而发生离模膨胀现象,而冷却后又会发生收缩现象,从而使塑件的尺寸和形状发生改变。此外,由于塑件被连续不断地挤出,自重越来越大,如果不加以引导,会造成塑件停滞,使塑件不能顺利挤出。因此,在冷却的同时,要连续均匀地牵引塑件。   牵引过程由挤出机辅机之一的牵引装置来完成。牵引速度要与挤出速度相适应,一般是牵引速度大于挤出速度,以消除塑件尺寸的变化,同时对塑件进行适当的拉伸以提高质量。不同塑件的牵引速度不同。通常单丝的牵引速度可以快些,其原因是牵引速度大,塑件的厚度和直径减小,纵向抗断裂强度增高,扯断伸长率降低。挤出硬质塑件的牵引速度则不能大,通常需将牵引速度规定在一定范围内,并且要十分均匀,不然就会影响其尺寸均匀性和力学性能。   通过牵引的塑件根据使用要求在切割装置上裁剪(如棒、管、板、片等),或在卷取装置上绕制成卷(如单丝、电线电缆等)。此外,有些塑件有时还需进行后处理,以提高其尺寸稳定性。

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