第五章高分子材料加工.ppt
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1、压制成型压制成型(compression moulding),是塑料成型加工,是塑料成型加工技术中历史最久,也是最重要的方法之一,主要用于技术中历史最久,也是最重要的方法之一,主要用于热固性塑料的成型。热固性塑料的成型。根据形状和成型加工工艺的特征,又可分为根据形状和成型加工工艺的特征,又可分为模压模压成型和层压成型成型和层压成型。模压成型模压成型(压缩模塑压缩模塑):将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料塑料 加热的阴模模槽加热的阴模模槽 合上阳模合上阳模 加热使其加热使其熔化,并在压力作用下使物料充满模腔熔化,并在压力作用下使物料充满模腔 模制品模制品 经经加热(
2、使其进一步发生交联反应而固化)或冷却(对热加热(使其进一步发生交联反应而固化)或冷却(对热塑性塑料应冷却使其硬化)塑性塑料应冷却使其硬化)脱模脱模 制品。制品。第五章第五章 压制成型压制成型1成型过程成型过程(热固性材料热固性材料)将已加热到成型温度的模腔中加入物料、闭模加热加压、将已加热到成型温度的模腔中加入物料、闭模加热加压、定型固化、脱模取出制品从工艺角度看定型固化、脱模取出制品从工艺角度看,上述过程可分为上述过程可分为三个阶段:三个阶段:流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段流动阶段、胶凝阶段、硬化阶段2.适用对象适用对象几乎所有热固性塑料。常见的有酚醛、脲醛、环氧塑几乎所有热固性塑料。常见的有
3、酚醛、脲醛、环氧塑料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚料、不饱和聚酯、氨基塑料、聚 酰亚胺、有机硅等,也酰亚胺、有机硅等,也可用于热塑性的聚四氟乙烯和可用于热塑性的聚四氟乙烯和PVC唱片生产;唱片生产;适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品,如电器零件,适于形状复杂或带有复杂嵌件的制品,如电器零件,电话机件、收音机外壳等电话机件、收音机外壳等无翘曲变形的薄壁平面热塑性塑料制品。无翘曲变形的薄壁平面热塑性塑料制品。5.1 5.1 概述概述3.优点优点n 压力损失小,多用以成型大型平面制品及多型腔制压力损失小,多用以成型大型平面制品及多型腔制品;品;n 材料取向小;材料取向小;n 无流道及浇口,材料浪费少;无流
4、道及浇口,材料浪费少;n 适用的材料广泛(可成型带碎屑状、片状及纤维状适用的材料广泛(可成型带碎屑状、片状及纤维状填料制品)填料制品)n 设备投资少,工艺简单,易操作;设备投资少,工艺简单,易操作;4.缺点缺点n 固化时间长,生产效率低;固化时间长,生产效率低;n 精度不高;精度不高;n 合模面处易产生飞边;合模面处易产生飞边;n 对形状复杂或带嵌件的制品不易成型;对形状复杂或带嵌件的制品不易成型;n 自动化程度低。自动化程度低。模压成型与注射成型相比,模压成型与注射成型相比,(1)生产过程控制、使用的设生产过程控制、使用的设备和模具较简单备和模具较简单;(2)较易成型大型制品。较易成型大型制
5、品。(3)缺点是生产缺点是生产周期长,效率低,尺寸准确性低。周期长,效率低,尺寸准确性低。用于机械零部件、电器绝缘件、交通运输、日常生用于机械零部件、电器绝缘件、交通运输、日常生活用品的成型。活用品的成型。工艺过程:工艺过程:原料的准备原料的准备模压模压预压(热固性塑料)预压(热固性塑料)预热(热固性和热塑性预热(热固性和热塑性塑料)塑料)5.2 5.2 预压预压1.概述概述将松散的粉状或纤维状的热固性塑料预先用冷压法将松散的粉状或纤维状的热固性塑料预先用冷压法(模具不加热)压成质量一定,形样规整的密实体的(模具不加热)压成质量一定,形样规整的密实体的作业,称为作业,称为预压预压。所压的物体称
6、为预压物、压片、锭料或形坯。所压的物体称为预压物、压片、锭料或形坯。预压物的形状有圆片、圆角或腰鼓形的长条、扁球、预压物的形状有圆片、圆角或腰鼓形的长条、扁球、与制品形状相仿、空心体和双合体等。各有优缺点。与制品形状相仿、空心体和双合体等。各有优缺点。2.预压的优点预压的优点(1)加料快,准确而简单;以避免加料过多或不足加料快,准确而简单;以避免加料过多或不足时造成废品;时造成废品;(2)降低塑料的压缩率,减小模具的装料室、简化降低塑料的压缩率,减小模具的装料室、简化模具的结构;模具的结构;(3)避免压缩粉的飞扬、改善劳动条件;避免压缩粉的飞扬、改善劳动条件;(4)预压物中空气含量少,传热加快
7、,缩短了预热预压物中空气含量少,传热加快,缩短了预热和固化时间,并能避免制品出现较多的气泡,有和固化时间,并能避免制品出现较多的气泡,有利于提高制品的质量;利于提高制品的质量;(5)便于运转;便于运转;(6)改进预热规程;改进预热规程;(7)便于模压较大或带有精细嵌件的制品。便于模压较大或带有精细嵌件的制品。3.局限性局限性(1)如果生产效率低,则生产成本高;如果生产效率低,则生产成本高;(2)不适于松散度大的长纤维塑料;不适于松散度大的长纤维塑料;(3)不适于结构复杂、混色斑纹制品。不适于结构复杂、混色斑纹制品。5.2.1 压缩粉的性能对预压的影响压缩粉的性能对预压的影响1.水分水分水分含量
8、少,不利于预压;水分含量过大,则不水分含量少,不利于预压;水分含量过大,则不利于模压,导致性能劣化。利于模压,导致性能劣化。2.颗粒均匀度颗粒均匀度大小相间适宜。大小相间适宜。如大颗粒多,则预压物含孔隙多,强度低;如大颗粒多,则预压物含孔隙多,强度低;细小颗粒多,则加料装置易阻塞,易封入空气,细小颗粒多,则加料装置易阻塞,易封入空气,易在阴阳模中造成销塞。易在阴阳模中造成销塞。3.倾倒性倾倒性以以120g压缩粉通过标准漏斗(圆锥角压缩粉通过标准漏斗(圆锥角60,管径为,管径为10mm)的时间来表示。的时间来表示。倾倒性为倾倒性为2530s最好最好。4.压缩率压缩率-一般选择一般选择3.0 左右
9、。左右。5.润滑剂润滑剂利于脱模,外形完美,但含量多,对制品的力学利于脱模,外形完美,但含量多,对制品的力学强度不利。强度不利。6.温度、压力温度、压力对不易在室温下预压的,温度可提高到对不易在室温下预压的,温度可提高到5090,压力控制在预压物密度在制品最大密度的压力控制在预压物密度在制品最大密度的80,一,一般为般为40200MPa,视压缩粉性质和预压物的形状视压缩粉性质和预压物的形状和尺寸而定。和尺寸而定。5.2.2 5.2.2 预压的设备和操作预压的设备和操作1.压模压模压模共分上阳模、下阳模和阴模三部分。压模共分上阳模、下阳模和阴模三部分。2.预压机预压机 偏心式压机偏心式压机 旋转
10、式压机旋转式压机 液压式压机液压式压机吨位(吨位(KN)1006002535生产效率高生产效率高每分钟压次每分钟压次(次(次/min)8802501200计量准确计量准确操作方便操作方便每次预压物个每次预压物个数(个数(个/次)次)16适用制品形状适用制品形状 尺寸较大尺寸较大较小预压物较小预压物松散性大塑料松散性大塑料5.3 5.3 预热预热为提高制品质量和便于模压进行,须预热。为提高制品质量和便于模压进行,须预热。作用作用干燥干燥提供热料提供热料1.热固性塑料预热的优点热固性塑料预热的优点(1)缩短闭模时间,加快固化速率,缩短模塑周期缩短闭模时间,加快固化速率,缩短模塑周期(2)增进制品固
11、化的均匀性,提高制品物理力学性能增进制品固化的均匀性,提高制品物理力学性能(3)提高塑料的流动性,降低塑模损耗和废品率,减提高塑料的流动性,降低塑模损耗和废品率,减小制品的收缩率和内应力,提高制品因次稳定性和表小制品的收缩率和内应力,提高制品因次稳定性和表面光洁度。面光洁度。(4)降低模压压力降低模压压力2.预热规程的确定预热规程的确定在既定的预热温度下,找出预热时间与流动性的在既定的预热温度下,找出预热时间与流动性的关系曲线,根据曲线定出预热规程。关系曲线,根据曲线定出预热规程。在规定温度在规定温度18010下,下,最大流动性的时间为最大流动性的时间为57min,因此可将预热规程因此可将预热
12、规程定为此温度和时间。定为此温度和时间。3.预热方法预热方法(1)热板加热热板加热(2)烘箱加热烘箱加热(3)红外线加热红外线加热 连续式、间歇式连续式、间歇式 使用方便、设备简单、成本低、温度控制灵活;使用方便、设备简单、成本低、温度控制灵活;缺点:受热不均,易于烧伤表面。缺点:受热不均,易于烧伤表面。发展远红外加热发展远红外加热(4)高频电热加热高频电热加热 极性分子塑料极性分子塑料 高频电场作用,分子取向改变,由内摩擦而生热高频电场作用,分子取向改变,由内摩擦而生热 塑料各部分温度同时上升。塑料各部分温度同时上升。5.4 5.4 压缩模塑用的设备压缩模塑用的设备1.压机压机作用:作用:通
13、过塑模对塑料施加压力,开闭模具和顶通过塑模对塑料施加压力,开闭模具和顶出制品。出制品。工作参数:工作参数:公称重量、压板尺寸、工作行程、柱公称重量、压板尺寸、工作行程、柱塞直径。塞直径。决定压机能模压制品的面积、厚度以及最大模压决定压机能模压制品的面积、厚度以及最大模压压力。压力。(1)上动式液压机上动式液压机压机的主压筒处于压机的压机的主压筒处于压机的上部,其中的主压柱塞是上部,其中的主压柱塞是与上压板直接或间接相连与上压板直接或间接相连的。下压板是固定不动的。的。下压板是固定不动的。模具的阴阳模分别与上下模具的阴阳模分别与上下压板固定,依靠上压板的压板固定,依靠上压板的升降即能完成模具的开
14、闭升降即能完成模具的开闭和对塑料施加压力等基本和对塑料施加压力等基本操作。操作。(2)下动式液压机下动式液压机压机的主压筒设在压机的下压机的主压筒设在压机的下部,其装置恰好与上动式压部,其装置恰好与上动式压机相反。制品在这种压机上机相反。制品在这种压机上的脱模一般都靠安装在活动的脱模一般都靠安装在活动板上的机械装置来完成。板上的机械装置来完成。模具模具 由阴阳模组成由阴阳模组成按结构特征分为三种:按结构特征分为三种:溢式溢式 不不溢式溢式 半溢式半溢式配合配合:无,导柱定位无,导柱定位 较紧密单侧间隙较紧密单侧间隙0.070.08mm 阴模上部略向外倾斜约阴模上部略向外倾斜约3度度 单侧间隙单
15、侧间隙0.0250.075mm加料室加料室:无无 有有 有,上壁做成有,上壁做成1520度锥度度锥度加料量加料量:不准确,稍过量不准确,稍过量 加料准确(称量法)加料准确(称量法)稍过量稍过量制品性能制品性能:外形简单,质量不高。外形简单,质量不高。无明显毛边,高度可较大。无明显毛边,高度可较大。料从非配合面溢出,有水平飞料从非配合面溢出,有水平飞 边,尺寸大,边,尺寸大,外形复杂,压缩率大的制品精外形复杂,压缩率大的制品精 度较好。度较好。2.塑模塑模(1)溢式塑模溢式塑模主要结构:主要结构:包括阴阳包括阴阳模两部分。模两部分。特点:特点:制造成本低廉;制造成本低廉;操作简单;宜于模压操作简
16、单;宜于模压扁平或近于碟状的制扁平或近于碟状的制品。对所压塑料的形品。对所压塑料的形状无严格要求,只要状无严格要求,只要压缩率较小即可。压缩率较小即可。用过量料,阴阳模闭合时,从溢料缝溢出,成为用过量料,阴阳模闭合时,从溢料缝溢出,成为毛边。毛边。(2)不溢式塑模不溢式塑模特点:特点:不让塑料从不让塑料从型腔中外溢和所加型腔中外溢和所加压力完全座落在塑压力完全座落在塑料上。料上。适于:适于:流动性差、流动性差、压缩率大、牵引度压缩率大、牵引度较长的制品。制品较长的制品。制品质量均匀密实,无质量均匀密实,无显著溢料。显著溢料。缺点:不利于排气,需延长固化时间。缺点:不利于排气,需延长固化时间。(
17、3)半溢式塑模半溢式塑模(a)无支承面)无支承面与不溢式塑模相似,阴模与不溢式塑模相似,阴模略向外倾斜,形成溢料槽。略向外倾斜,形成溢料槽。加料方便,制品尺寸准确,加料方便,制品尺寸准确,质量均匀密实。质量均匀密实。(b)有支承面)有支承面除设装料室外,与溢式除设装料室外,与溢式模相似。模相似。特点:可以采用压缩率特点:可以采用压缩率较大的塑料;可模压带较大的塑料;可模压带小嵌件的制品。小嵌件的制品。缺点:不宜模压抗冲击缺点:不宜模压抗冲击性较大的塑料,易积留性较大的塑料,易积留在支承面上,形成较厚在支承面上,形成较厚毛边。毛边。安装嵌件、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理、后处理。安装嵌
18、件、加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理、后处理。1安放嵌件安放嵌件2加料加料3闭模:闭模:阳模未触及物料前要快;触及物料后要放慢速度阳模未触及物料前要快;触及物料后要放慢速度4.排气:排气:闭模后需再将塑模松动少许时间,以便排出其中的气体。闭模后需再将塑模松动少许时间,以便排出其中的气体。一般一到两次,一般一到两次,20s/次。次。5.固化:固化:热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型。热固性塑料依靠在型腔中发生交联反应达到固化定型。6.脱模:脱模:一般是靠推顶杆完成,带嵌件的制品要先用专用工具将成一般是靠推顶杆完成,带嵌件的制品要先用专用工具将成型杆件拧脱,再行脱模。型杆件拧脱,
19、再行脱模。7.清理模具型腔:清理模具型腔:用钢刷或铜刷刮去残留塑料,并用压缩空气吹净。用钢刷或铜刷刮去残留塑料,并用压缩空气吹净。8.后处理后处理5.5 5.5 模压过程和操作方法模压过程和操作方法1.嵌件的安放嵌件的安放作为制品中导电部分或使制品与其它物体结合用的,作为制品中导电部分或使制品与其它物体结合用的,如:轴套、轴帽、螺钉和接线柱等。如:轴套、轴帽、螺钉和接线柱等。埋入部分的外形采用:滚花、钻孔、棱角、型槽。埋入部分的外形采用:滚花、钻孔、棱角、型槽。用手或专门工具安放:安放正确、平稳,可用浸用手或专门工具安放:安放正确、平稳,可用浸胶布或垫圈。胶布或垫圈。埋入塑料的部分要采用滚花、
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