高分子成型加工原理 (2)优秀PPT.ppt
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1、高分子成型加工原理第一页,本课件共有60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态态 成型成型成型成型 定型、后处理定型、后处理定型、后处理定型、后处理 一一一一次次次次成成成成型型型型工工工工艺艺艺艺:挤挤挤挤出出出出(extrusionextrusion)
2、;注注注注射射射射(injectioninjectioninjectioninjection);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 molded molded sinteringsinteringsinteringsintering
3、););););泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(foam plasticfoam plasticfoam plasticfoam plastic)外力外力第二页,本课件共有60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挤挤压压压压作作作作用用用用,使使使使受受受受热热热热融融融融化化化化的的的的塑塑塑塑料料料料在在在在压压压压力力力力推推推推动动动动下下下下,强强强强行行行行通通通通过过过过口口口口模模模模而而而而成成成成为为为为具具具具有有有有恒恒恒恒定定定定截截截截
4、面面面面的的的的连续型材的一种成型方法。连续型材的一种成型方法。连续型材的一种成型方法。连续型材的一种成型方法。种类:种类:连续连续 螺杆挤出;螺杆挤出;间歇间歇 柱塞挤出。柱塞挤出。柱塞挤出。柱塞挤出。适用范围:适用范围: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。产品:管材、片材、线缆包覆等。产品:管材、片材、线缆包覆等。第三页,本课件共有60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 挤挤出
5、出过过程程: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 得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。(1 1)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 挤挤出出成成成成型型型型 定型定型 牵引牵引 后处理后处理*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 定径套定径套 牵引牵引机机机机 切割机切割机切割机切割机冷却系统冷却系统 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第四页,本课件共有60页(2 2)挤出挤出机机机机*基本结构:传动装置、加料装置、料
6、筒、螺杆、机头基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模。与口模。与口模。与口模。第五页,本课件共有60页A.A.A.A.螺杆:螺杆: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料段(加料段(加料段(加料段(75%75%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*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
7、D)、长长长长径径径径比比比比(L/DL/DL/DL/D)、压压缩缩比比、螺螺距距、螺螺槽槽深深度度、螺螺旋旋角角、螺螺杆杆与料筒的间隙等。与料筒的间隙等。第六页,本课件共有60页 直径(直径(D D D D):):DD,加工能力,加工能力,加工能力,加工能力。挤出机生产率挤出机生产率挤出机生产率挤出机生产率D D D D2 2,D D通常为通常为45454545150mm150mm150mm150mm;但但L/DL/D过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自重而弯曲,功耗增大;重而弯曲,功耗增大;L L过小则塑化不良。过小则塑化不良。L/DL/D通常为
8、通常为181825252525;长径比(长径比(LL/D/D/D/D):):):):L/DL/DL/DL/D,改善物料温,改善物料温度分布,有利于混度分布,有利于混合及塑化,生产能合及塑化,生产能力力;第七页,本课件共有60页 螺旋角(螺旋角(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):,生生生生产产产产能能能能力力力力,对对对对塑塑塑塑料料料料的的的的剪剪剪剪切切切切作作作作用用用用和和和和挤挤挤挤压压压压力力力力。通通通通常常常常=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
9、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。故热敏性塑料(如料(如PVCPVC)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳定)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。性好的塑料(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):压缩比一个螺槽的容积比):压缩比,塑料受到,塑料受到的挤压作用的挤压作用;第八页,本课件共有60页B.B.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
10、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。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体所需的形状。熔体所需的形状。熔体所需的形状。熔体所需的形状。组成:组成:第九页,本课件共有60页6.1.2 6
11、.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(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:压力流动压力流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动*W.H.Darnell*W.H.Darnell 等认为,料等认为,料筒与螺杆间的固体离子连续整筒与螺杆间的固体离子连续整齐地排列着,并塞满了螺槽,齐地排列着,并塞满了螺槽,形成形成“弹性固体弹性固体”。受力情况:受力情况:受力情况:受力情况:Fs Fs Fs Fs 螺杆对固螺杆对固体塞的摩擦力,推力;体塞的摩擦力,推力;Fb Fb Fb Fb 料筒对固体塞的摩擦力,
12、阻力。料筒对固体塞的摩擦力,阻力。料筒对固体塞的摩擦力,阻力。料筒对固体塞的摩擦力,阻力。Fbz Fbz Fbz Fbz Fb Fb 在在Z Z Z Z轴方向上的分力。轴方向上的分力。轴方向上的分力。轴方向上的分力。第十页,本课件共有60页流动的基本条件:流动的基本条件:流动的基本条件:流动的基本条件:FbzFsFbzFsFbzFsFbzFsQ=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物物料料前前进进速度;速度;V V螺槽截面积。螺槽截面积。螺槽截面积。螺槽截面积。当当当当Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0时,物料不发生任
13、何移动;时,物料不发生任何移动;时,物料不发生任何移动;时,物料不发生任何移动;FbzFsFbz第十五页,本课件共有60页(3 3 3 3)均化段)均化段 熔体输送:熔体输送:熔体输送:熔体输送:设设设设:Q1Q1送送送送料料料料速速速速率率率率;Q2Q2Q2Q2压压缩缩段段熔熔化化速速率率;Q3Q3均均化化段段挤挤出速率。出速率。当当当当Q1 Q1 Q2 Q2 Q3Q3,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稳;若若若若Q1Q2Q3Q1Q2Q3,供料不足。,供料不足。,供料不足。,供料不足。流流态态:正正正正流流流流(Q QD D);逆逆流流
14、(机机头头、口口模模的的反反压压引引起起的的反反压压流流动动,Q QP P);横横流流(环环流流,Q Q Q QT T T T);漏漏流流(Q QL L)第十六页,本课件共有60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(cmcm3 3 3 3/sec/sec/sec/sec););D D螺杆直径(螺杆直径(cmcmcmcm););N N N N螺杆转速(螺杆转速(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
15、深度(均化段螺槽深度(均化段螺槽深度(cmcmcmcm););旋转角(旋转角(o o o o););e e e e螺纹斜棱宽度(螺纹斜棱宽度(cmcm););););PP均均均均化段料流压力降(化段料流压力降(化段料流压力降(化段料流压力降(kg/cmkg/cm2 2););););螺杆与料筒间隙(螺杆与料筒间隙(螺杆与料筒间隙(螺杆与料筒间隙(cmcm););塑料熔体粘度(塑料熔体粘度(kgkgkgkgsec/cmsec/cm2 2 2 2););););L L均化段长度均化段长度均化段长度均化段长度(cmcm)。)。)。)。Q=QQ=QQ=QQ=QD D-(Q QP P P P+Q+QL
16、L L L)其中,其中,第十七页,本课件共有60页*一般一般Q Q 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代替代替PPPP,则有:,则有:Q=Q=AN-B(P/)AN-B(P/)螺螺螺螺杆杆杆杆特特特特征征征征曲曲曲曲线线线线。对对对对某某某某一一一一特特特特定定定定螺螺螺螺杆杆杆杆,A A A A、B B B B为常数。为常数。为常数。为常数。B.B.若熔体为非牛顿型:若熔体为非牛顿型:则则则则 式中,式中,K K流动常数,流动常数,m m 常数。常数。第十八页,本课件共有60页(4 4)螺杆和机头的特征曲线
17、与挤出机生产率之间)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的关系的关系 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/)非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体 Q=AN-BQ=AN-BQ=AN-BQ=AN-B K(P)K(P)m m m m Q Q PPPP在一定的在一定的在一定的在一定的N N下绘出曲线。下绘出曲线。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=K K(P)K(P)K(P)K(P)m m m m 对圆管对圆管对圆管对圆管 对不同的对不同的D
18、D D D有不同的有不同的Q Q Q Q PPPP曲线。曲线。第十九页,本课件共有60页如图:如图:N N N N,QQ;DD,QQ。第二十页,本课件共有60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)*工艺过程: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:第二十一页,本课件共有60页6
19、.2 6.2 注射成型注射成型6.2.1 6.2.1 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)在注射成型机的在注射成型机的在注射成型机的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料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆加压下料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆加压下料筒内加热熔化,当呈流动状态时,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以熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴以熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴以熔融塑料被压缩并向前移动
20、,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,经过一定时间冷却很快速度注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间冷却很快速度注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间冷却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。定型后,开启模具即得制品。定型后,开启模具即得制品。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歇操种间歇操种间歇操种间歇操作过程。作过程。作过程。作过程。第二十二页,本课件共有60页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(1 1 1 1)注塑机的基本结构)注塑机的基本结构)注塑机的基本结构)注
21、塑机的基本结构注注注注射射射射系系系系统统统统:塑塑塑塑化化化化、注注注注射射射射。(包包括括:加加料料装装置置、料料筒筒、螺螺杆杆(分分流流梭梭和和柱柱塞塞)、喷嘴)喷嘴)锁锁模模系系统统: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 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。(包包括括:主主流流道道、分分流流道道、浇浇口口、型型腔腔、排排气气孔孔(槽槽)、导导向向零零件件、脱脱模模装装置置、抽抽芯芯机机构构、加热或冷却系统)加热或冷却系统)第二十三页,本课件共有60页卧式柱塞式注塑机卧式柱塞
22、式注塑机卧式柱塞式注塑机卧式柱塞式注塑机第二十四页,本课件共有60页分流梭分流梭第二十五页,本课件共有60页喷嘴喷嘴第二十六页,本课件共有60页卧式螺杆式注塑机卧式螺杆式注塑机第二十七页,本课件共有60页锁锁模模系系统统第二十八页,本课件共有60页模模模模 具具具具第二十九页,本课件共有60页 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: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)推挤)推挤活塞;活塞;iiii)挤压塑化。)挤压塑化
23、。第三十页,本课件共有60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保保压压冷却冷却冷却冷却脱模脱模脱模脱模第三十一页,本课件共有60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 *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:TfTfTfTf(TmTm)TdTdTdTd之间;之间;第三十二页,本课件共有60页b.b.注射压力:注射压力:第三十三页,本课件共有6
24、0页c.c.注射周期和注射速度:注射周期和注射速度:注射周期和注射速度:注射周期和注射速度:第三十四页,本课件共有60页快速注射与慢速注射快速注射与慢速注射快速注射与慢速注射快速注射与慢速注射第三十五页,本课件共有60页e.e.e.e.模具温度:模具温度:d.d.保压时间:保压时间:保压时间:保压时间:第三十六页,本课件共有60页6.3 6.3 压制成型压制成型层层层层压压压压成成成成型型型型:以以以以片片片片状状状状材材材材料料料料作作作作填填填填料料料料,通通通通过过过过压压压压制制制制成成成成型型型型得得得得到到到到层层层层压压压压材料的成型方法。材料的成型方法。材料的成型方法。材料的成
25、型方法。模模压压成成型型:又又称称压压缩缩模模塑塑;即即将将粉粉状状、粒粒状状、碎碎屑屑状状或或纤纤维维状状的的塑塑料料放放入入加加热热的的阴阴模模模模槽槽中中,合合上上阳阳模模后后加加热热使使其其熔熔化化,并并在在压压力力作作用用下下使使物物料料充充满满模模腔腔,形形成成与与模模腔腔形形状状一一样样的的模模制制品品,再再经经加加热热(使使其其进进一一步步发发生生交交联联反反应应而而固固化化)或或冷冷却却对对热热塑塑性性塑塑料料应应冷却使其硬化冷却使其硬化,脱模后即得制品。,脱模后即得制品。(主要用于热固性材料及大型制件)(主要用于热固性材料及大型制件)(主要用于热固性材料及大型制件)(主要用
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