高分子成型加工原理精选文档.ppt
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1、高分子成型加工原理本讲稿第一页,共六十页第六章第六章 塑料的一次成型塑料的一次成型 :塑塑塑塑料料料料原原原原材材材材 粘粘粘粘流流流流态态态态 流流流流动动动动 成成成成型型型型 定型(冷却定型(冷却定型(冷却定型(冷却 、交联固化、交联固化、交联固化、交联固化 )后处理后处理 :一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等)高弹高弹高弹高弹态态 成型成型 定型、后处理定型、后处理 一一次次成成型型工工艺艺:挤挤出出(extrusionextrusionextrusionextrusion);注注注注射射射射(injectioninje
2、ction);模模模模 压压压压(moldingmolding);压压 延延(calenderingcalenderingcalenderingcalendering);铸铸铸铸 塑塑塑塑(castingcasting);传传递递模模(transfer transfer transfer transfer moldingmoldingmoldingmolding);模模压压烧烧结结(molded molded sinteringsintering););););泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(foam plasticfoam plasticfoam plasticfoam plasti
3、c)外力外力本讲稿第二页,共六十页6.1 6.1 挤出成型(挤塑、挤压、模塑)挤出成型(挤塑、挤压、模塑)定定定定义义义义:借借借借助助助助螺螺螺螺杆杆杆杆或或或或柱柱柱柱塞塞塞塞的的的的挤挤压压作作用用,使使受受热热融融化化的的塑塑料料在在压压力力推推动动下下,强强行行通通过过口口模模而而成成为为具具有有恒恒定定截截面面的连续型材的一种成型方法。的连续型材的一种成型方法。种类:种类:种类:种类:连续连续连续连续 螺杆挤出;螺杆挤出;螺杆挤出;螺杆挤出;间歇间歇 柱塞挤出。柱塞挤出。适用范围:适用范围:原材料:热塑性、热固性(较少)原材料:热塑性、热固性(较少)原材料:热塑性、热固性(较少)原
4、材料:热塑性、热固性(较少)产品:管材、片材、线缆包覆等。产品:管材、片材、线缆包覆等。本讲稿第三页,共六十页6.1.1 6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备连续法挤塑的工艺过程及主要设备 挤挤挤挤出出出出过过过过程程程程:挤挤挤挤压压压压 熔熔熔熔化化化化 强强强强行行行行通通通通过过过过口口口口模模模模 得得得得到一定形状的制品。到一定形状的制品。到一定形状的制品。到一定形状的制品。(1 1)工艺及设备)工艺及设备)工艺及设备)工艺及设备*工工艺艺过过程程:原原材材料料准准备备和和干干燥燥 挤挤挤挤出出出出成成成成型型型型 定定定定型型型型 牵引牵引牵引牵引 后处理后处理后处理后处理
5、*主要设备:主要设备:主要设备:主要设备:挤出挤出挤出挤出机机机机 定径套定径套定径套定径套 牵引牵引机机 切割机切割机切割机切割机冷却系统冷却系统冷却系统冷却系统 卷取装置等卷取装置等卷取装置等卷取装置等挤压挤压挤压挤压本讲稿第四页,共六十页(2 2 2 2)挤出挤出挤出挤出机机*基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模。口模。口模。口模。本讲稿第五页,共六十页A.A.螺杆:螺杆:经过滤网到机头经过滤网到机头经过滤网到机头经过滤网到机头加
6、料段(加料段(加料段(加料段(75%75%固态)、压缩段(固固态)、压缩段(固固态)、压缩段(固固态)、压缩段(固/液共存区)、均化段液共存区)、均化段液共存区)、均化段液共存区)、均化段*选选选选择择择择螺螺螺螺杆杆杆杆应应应应注注注注意意意意几几几几个个个个特特特特征征征征参参参参数数数数:直直直直径径径径(D D D D)、长长长长径径径径比比比比(L/DL/DL/DL/D)、压压压压缩缩缩缩比比比比、螺螺螺螺距距距距、螺螺螺螺槽槽槽槽深深深深度度度度、螺螺螺螺旋旋旋旋角角角角、螺螺螺螺杆杆杆杆与与与与料料料料筒筒筒筒的的的的间隙等。间隙等。间隙等。间隙等。本讲稿第六页,共六十页 直径(
7、直径(直径(直径(D D D D):):DD,加工能力,加工能力。挤。挤出机生产率出机生产率D D2 2,D D D D通常为通常为通常为通常为4545 150mm150mm;但但但但L/DL/D过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自重过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自重而弯曲,功耗增大;而弯曲,功耗增大;L L L L过小则塑化不良。过小则塑化不良。L/DL/DL/DL/D通常为通常为通常为通常为18182525;长径比(长径比(LL/D/D):):):):L/DL/D,改善物料温,改善物料温度分布,有利于混合度分布,有利于混合及塑化,生产能力及塑化,生产能力;本讲稿第七页,共六十页
8、 螺旋角(螺旋角(,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,生生产产能能力力,对对塑塑料料的的剪剪切切作作用用和和挤挤压压力力。通通常常=10=10=10=10 3030o o,若若用用等等距距螺螺杆杆,螺螺距距=直直直直径径径径,则则则则=17=17o o4141;螺槽深度(螺槽深度(h h):):):):hhhh,剪切速率,剪切速率,传热效率,传热效率,混合及塑化效率混合及塑化效率,生产率,生产率。故热敏性塑料。故热敏性塑料(如(如PVCPVCPVCPVC)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳定性好的)宜用深螺槽,而熔体粘度
9、低且热稳定性好的)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳定性好的)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽的容积比):压缩比螺槽的容积比):压缩比,塑料受到的挤压作,塑料受到的挤压作用用;本讲稿第八页,共六十页B.B.B.B.机头与口模:机头与口模:机头与口模:机头与口模:滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。作作作作用用用用:机机机机头头头头将将将
10、将处处处处于于于于旋旋旋旋转转转转运运运运动动动动的的的的塑塑塑塑料料料料熔熔熔熔体体体体转转转转变变变变为为为为平平平平行行行行直直直直线线线线运运运运动动动动,使使使使塑塑塑塑料料料料进进进进一一一一步步步步塑塑塑塑化化化化均均均均匀匀匀匀,并并并并导导导导入入入入口口口口模模模模。口口口口模模模模给给给给予予予予塑塑塑塑料料料料熔熔熔熔体体体体所所所所需需需需的的的的形状。形状。形状。形状。组成:组成:组成:组成:本讲稿第九页,共六十页6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 挤出成型原理挤出成型原理(1 1 1 1)固体输送(主要发生在加料段)固体输送(主要发生在加料段)固体输送
11、(主要发生在加料段)固体输送(主要发生在加料段)*依靠力:依靠力:压力流动压力流动压力流动压力流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动*W.H.Darnell*W.H.Darnell*W.H.Darnell*W.H.Darnell 等认为,料筒与等认为,料筒与等认为,料筒与等认为,料筒与螺杆间的固体离子连续整齐地排列螺杆间的固体离子连续整齐地排列螺杆间的固体离子连续整齐地排列螺杆间的固体离子连续整齐地排列着,并塞满了螺槽,形成着,并塞满了螺槽,形成着,并塞满了螺槽,形成着,并塞满了螺槽,形成“弹性固弹性固弹性固弹性固体体体体”。受力情况:受力情况:Fs Fs Fs Fs 螺杆对固体螺杆对固体螺杆对
12、固体螺杆对固体塞的摩擦力,推力;塞的摩擦力,推力;塞的摩擦力,推力;塞的摩擦力,推力;Fb Fb 料料料料筒对固体塞的摩擦力,阻力。筒对固体塞的摩擦力,阻力。筒对固体塞的摩擦力,阻力。筒对固体塞的摩擦力,阻力。Fbz Fbz Fbz Fbz Fb Fb 在在Z Z轴方向上的分力。轴方向上的分力。本讲稿第十页,共六十页流动的基本条件:流动的基本条件:FbzFsFbzFsFbzFsFbzFsQ=VQ=VQ=VQ=V v va a a aQ Q Q Q单单位位时时间间内内固固体体物物料料的的流流动动体体积积;v va a物物物物料料料料前前前前进进进进速速速速度度度度;V V螺槽截面积。螺槽截面积。
13、螺槽截面积。螺槽截面积。当当当当Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0时,物料不发生任何移动;时,物料不发生任何移动;FbzFsFbzFsFbzFsFbz本讲稿第十五页,共六十页(3 3)均化段)均化段)均化段)均化段 熔体输送:熔体输送:设设设设:Q1Q1Q1Q1送送料料速速率率;Q2Q2压压缩缩段段熔熔化化速速率率;Q3Q3均均均均化化化化段段段段挤挤挤挤出速率。出速率。出速率。出速率。当当当当Q1 Q1 Q1 Q1 Q2 Q2 Q2 Q2 Q3Q3Q3Q3,均均均均 化化化化 段段段段 为为为为 控控控控 制制制制 区区区区,操操操操 作作作作 平平平平 稳稳稳
14、稳;若若若若Q1Q2Q3Q1Q2Q3Q1Q2Q3Q1Q2Q3,供料不足。,供料不足。流流流流态态态态:正正正正流流流流(Q Q Q QD D D D);逆逆逆逆流流流流(机机机机头头头头、口口口口模模模模的的的的反反反反压压压压引引引引起起起起的的的的反压流动,反压流动,反压流动,反压流动,Q QP P P P););横流(环流,横流(环流,Q QT T T T););漏流(漏流(Q Q Q QL L L L)本讲稿第十六页,共六十页A.A.若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:Q Q Q Q挤出及生产率(挤出及生产率(挤出及生产率(挤出及生产率(cmcmcmcm3
15、3/sec/sec););););D D螺杆直径(螺杆直径(cmcm););););N N N N螺杆转速(螺杆转速(round/secround/secround/secround/sec););););h h均化段螺槽深度(均化段螺槽深度(均化段螺槽深度(均化段螺槽深度(cmcmcmcm););););旋转角(旋转角(旋转角(旋转角(o o););););e e e e螺纹斜棱宽度(螺纹斜棱宽度(cmcm););););PPPP均化段均化段料流压力降(料流压力降(kg/cmkg/cm2 2 2 2););););螺杆与料筒间隙(螺杆与料筒间隙(cmcmcmcm););塑料熔体粘度(塑料熔体
16、粘度(kgkg sec/cmsec/cm2 2););L L L L均化段长度(均化段长度(cmcm)。)。)。)。Q=QQ=QD D-(Q Q Q QP P+Q+QL L L L)其中,其中,其中,其中,本讲稿第十七页,共六十页*一般一般Q QL L值不大,实际计算时常略去。值不大,实际计算时常略去。若令若令 ,用机头压力用机头压力用机头压力用机头压力P P P P代替代替代替代替PP,则有:,则有:,则有:,则有:Q=Q=AN-B(P/)AN-B(P/)螺螺杆杆特特征征曲曲线线。对对某某一一特特定定螺螺杆杆,A A、B B B B为常数。为常数。B.B.B.B.若熔体为非牛顿型:若熔体为非
17、牛顿型:则则 式中,式中,K K流动常数,流动常数,m m m m 常数。常数。常数。常数。本讲稿第十八页,共六十页(4 4 4 4)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的关系关系 螺杆特征曲线螺杆特征曲线螺杆特征曲线螺杆特征曲线 牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体 Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)非牛顿型熔体非牛顿型熔体 Q=AN-BQ=AN-B K(P)K(P)K(P)K(P)m m m m Q Q PPPP在一定的在一定的N N下绘出曲线。下绘出曲线。下绘出曲线。下绘出曲线。机头特征曲线机头
18、特征曲线机头特征曲线机头特征曲线 牛顿型熔体牛顿型熔体 Q=K(P/)Q=K(P/)非牛顿型熔体非牛顿型熔体 Q=KQ=KQ=KQ=KK(P)K(P)K(P)K(P)m m 对圆管对圆管对圆管对圆管 对不同的对不同的对不同的对不同的D D有不同的有不同的有不同的有不同的Q QPP曲线。曲线。本讲稿第十九页,共六十页如图:如图:N N N N,QQ;DD,QQ。本讲稿第二十页,共六十页6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)*工艺过程:原材料准备和干燥工艺过程:原材料准备和干燥工艺过程
19、:原材料准备和干燥工艺过程:原材料准备和干燥 挤出挤出成型成型成型成型 定型定型定型定型 牵引牵引牵引牵引 后处理后处理后处理后处理针对课本针对课本P124/式式6-5讨论讨论角、角、角与角与Q的关系。的关系。看是否能得出课本上的结论,并解释理由。看是否能得出课本上的结论,并解释理由。作作 业:业:本讲稿第二十一页,共六十页6.2 6.2 注射成型注射成型6.2.1 6.2.1 注射成型的含义:注射成型的含义:注射成型就是将塑料注射成型就是将塑料(一般为粒料一般为粒料一般为粒料一般为粒料)在注射成型机的料在注射成型机的料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆加压下筒内加热熔化,当呈流动状态
20、时,在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间以很快速度注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间冷却定型后,开启模具即得制品。冷却定型后,开启模具即得制品。这种成型方法是这种成型方法是种间种间歇操作过程。歇操作过程。本讲稿第二十二页,共六十页6.2.2 6.2.2 6.2.2 6.2.2 注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作原理(1 1 1 1)注塑机的基本结构)注塑机的基本结构注注注注射射射射系系系系统统统统:塑
21、塑化化、注注射射。(包包包包括括括括:加加加加料料料料装装装装置置置置、料料料料筒筒筒筒、螺杆(分流梭和柱塞)、喷嘴)螺杆(分流梭和柱塞)、喷嘴)螺杆(分流梭和柱塞)、喷嘴)螺杆(分流梭和柱塞)、喷嘴)锁锁锁锁模模模模系系系系统统统统:注注射射时时,保保证证模模具具闭闭合合;取取制制品品时时,保证模具打开。保证模具打开。模模模模 具具具具:给给给给制制制制品品品品一一一一定定定定的的的的形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸。(包包包包括括括括:主主主主流流流流道道道道、分分分分流流流流道道道道、浇浇浇浇口口口口、型型型型腔腔腔腔、排排排排气气气气孔孔孔孔(槽槽槽槽)、导导导导向向向向零零零
22、零件件件件、脱脱脱脱模模模模装装装装置、抽芯机构、加热或冷却系统)置、抽芯机构、加热或冷却系统)置、抽芯机构、加热或冷却系统)置、抽芯机构、加热或冷却系统)本讲稿第二十三页,共六十页卧式柱塞式注塑机卧式柱塞式注塑机卧式柱塞式注塑机卧式柱塞式注塑机本讲稿第二十四页,共六十页分流梭分流梭本讲稿第二十五页,共六十页喷嘴喷嘴本讲稿第二十六页,共六十页卧式螺杆式注塑机卧式螺杆式注塑机卧式螺杆式注塑机卧式螺杆式注塑机本讲稿第二十七页,共六十页锁锁模模系系统统本讲稿第二十八页,共六十页模模模模 具具具具本讲稿第二十九页,共六十页注意:注意:注意:注意:分流梭分流梭在螺杆注射机中是没有的;在螺杆注射机中是没有
23、的;在螺杆注射机中是没有的;在螺杆注射机中是没有的;螺杆:注塑螺杆与挤出螺杆的区别。螺杆:注塑螺杆与挤出螺杆的区别。螺杆和柱塞的双重功能:螺杆和柱塞的双重功能:i i i i)推挤)推挤)推挤)推挤活活活活塞;塞;塞;塞;iiiiiiii)挤压塑化。)挤压塑化。本讲稿第三十页,共六十页(2 2 2 2)工作原理)工作原理)工作原理)工作原理塑化塑化塑化塑化充模充模充模充模保保压压冷却冷却冷却冷却脱模脱模本讲稿第三十一页,共六十页6.2.3 6.2.3 6.2.3 6.2.3 影响注塑的因素影响注塑的因素影响注塑的因素影响注塑的因素 *注注塑塑核核心心:塑塑化化的的好好不不好好?又又无无均均匀匀
24、充充满满模模具具的的型型腔腔?有否充分冷却?有否充分冷却?*相应的影响因素:相应的影响因素:a.a.a.a.料温:料温:料筒料筒末端温度:末端温度:TfTf(TmTm)TdTd之间;之间;之间;之间;本讲稿第三十二页,共六十页b.b.b.b.注射压力:注射压力:本讲稿第三十三页,共六十页c.c.c.c.注射周期和注射速度:注射周期和注射速度:本讲稿第三十四页,共六十页快速注射与慢速注射快速注射与慢速注射本讲稿第三十五页,共六十页e.e.e.e.模具温度:模具温度:d.d.保压时间:保压时间:本讲稿第三十六页,共六十页6.3 6.3 压制成型压制成型层层压压成成型型:以以片片状状材材料料作作填填
25、料料,通通过过压压制制成成型型得得到到层层压材料的成型方法。压材料的成型方法。模模模模压压压压成成成成型型型型:又又又又称称称称压压压压缩缩缩缩模模模模塑塑塑塑;即即即即将将将将粉粉粉粉状状状状、粒粒粒粒状状状状、碎碎碎碎屑屑屑屑状状状状或或或或纤纤纤纤维维维维状状状状的的的的塑塑塑塑料料料料放放放放入入入入加加加加热热热热的的的的阴阴阴阴模模模模模模模模槽槽槽槽中中中中,合合合合上上上上阳阳阳阳模模模模后后后后加加加加热热热热使使使使其其其其熔熔熔熔化化化化,并并并并在在在在压压压压力力力力作作作作用用用用下下下下使使使使物物物物料料料料充充充充满满满满模模模模腔腔腔腔,形形形形成成成成与与
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