复合材料应用技术网
发布采购单
官方微信 精彩呈现
真空导入、真空灌注、真空袋压、LRTM工艺用真空泵 华征新材料 奥德机械
当前位置: 首页 » 工艺技术 » 拉挤工艺 » 正文

拉挤成型工艺生产操作-新产品试制与开发

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-07-12  来源:复合材料应用技术网  浏览次数:555
  一、技能要求
  能根据试制方案进行试模、出样品,能以提高制品产量、质量、降低能耗和保护环境为目的,提出工艺操作方案,能承担新制品的研发及生产操作工作。

  二、相关知识
  了解国内为拉挤工艺发展现状及拉挤产品开发现状。

  (一)拉挤工艺国内外发展状况
  玻璃钢(FRP)拉挤工业,是从50年代在美国开始发展起来的,最初只是生产简单的棒材,到了70年代,拉挤工业才在世界范围内得到了速发展。
  我国是从70年代开始研究拉挤技术,研究单位有北京二五一厂、武汉工业大学等。国内有不少厂家先后从国外引进了先进的拉挤技术和设备,如北京玻钢院复合材料有限公司从英国Pultrex公司引进8吨的拉挤设备,用于生产帐篷杆、电工梯等型材;秦皇岛耀华玻璃公司玻璃钢分厂从英国Pultrex公司引进拉挤设备,生产石油开采抽油杆等产品;中意玻璃钢有限公司从意大利TOp Glass公司引进5条拉挤生产线,其中有一条是我国首家引进的光缆增强芯拉挤设备,其拉挤速度可达15m/min-35m/min。
  由于拉挤工艺的不断发展,从小截面尺寸、形状简单、对称结构的制品向大型、复杂、非对称结构的拉挤制品发展。在拉挤制品宽度方面,己能生产1.5m左右的建筑板材,北京玻钢院就曾利用拉挤工艺研制过幅宽1. 2米的夹芯板材,用于土木工程项目中使用。在截面形状方面,由于应用的领域越来越广泛,各种复杂截面的型材己纷纷问世,由此也带来拉挤技术的不断飞跃。

  (二)玻璃钢拉挤制品开发和研制现状
  在以往工艺中,拉挤制品横断面上的材料或结构呈不对称时,固化后势必产生扭曲。因此,拉挤制品的材料设计原则被认为是制品的横断面里的材料或结构必须对称,但现在这种限制已被先进的拉挤工艺技术打破了。设计者可根据需要设计不对称的截面结构,也可以采用对称材料进行铺设设计。工艺设计者可以利用先进的拉挤设备,采用计算机控制方法使拉挤制品保持直线。
  一个拉挤新产品的开发,包括产品结构的设计、模具的设计、工艺参数的确定等诸多内容。大部分的厂家在接到客户的研发任务时,基本上不需要进行产品结构的设计,客户往往会对己经确定结构的产品进行咨询。拉挤制造者需要做的只是考虑拉挤工艺是否适合某种产品的生产,并进一步着手模具的设计、制作,最后根据客户提出的性能指标,提出合适的工艺参数的配置方案,再经过在线的反复调整和试验,最终满足客户的要求。其中模具设计在拉挤成型工艺中非常重要。这里重点介绍模具设计与工艺参数的制定。

  1.模具设计要求
  模具是拉挤成型技术中的重要工具,成型模具设计基本要求如下:
   (1)成型模具的截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或等于l0。其目的一是保证模具有足够的强度和刚度:二是加热后热量分布均匀和稳定;
  (2)拉挤模具的长度与树脂固化速度、模具加热条件及拉挤成型速度有关。最主要的是保证制品拉出时达到一定的固化程度。模具长度可以在500-1500mm之间进行选择。除了薄壁制品和细小杆件,普通的拉挤制品模具都可以按照800-900mm长度设计,来达到正常的生产要求。

  2.在模具加工过程中,应着重对型腔加工精度作出要求,主要包括以下方面:
  (1)合模偏差是影响产品合模线质量的指标,一般要求<士0. 05mm。
  (2)模具内腔粗糙度是直接影响产品外观的重要指标,对于拉挤模具而言,粗糙度要求应在0.2以上;加工完毕的模具,目测应光亮平整,无明显的划痕、加工痕、黑斑,并手感光滑,棱边无毛刺等。
   (3)模腔硬度一般要求大于HRC50,这一指标直接影响到模具的使用寿命,硬度越高,模具可拉制的产品数量越多,通常拉挤模具应该具备5-8万米的使用寿命。
   (4)型腔直线度要求<±0.55mm,该指标必须严格控制,以确保拉挤模具能够顺利拉出制品,直线度精度不够的模具往往出现一种现象:即在正常的工艺参数设置情况下,会出现毫无任何征兆的堵塞模现象。其原因往往是因为模具出口厚度小于入口厚度,导致产品在模具中固化后,在模具出口附近受到强烈挤压,致使产品表面磨损严重,甚至无法出模。
  (5)模腔尺寸在设计时,应考虑到收缩率达效,按一定比例进行放大。在不同的配方和工艺参数的情况下,收缩率会有所变化,因此这一数值不能一概而定,而应根据产品精度要求和具体工艺参数,结合操作者的经验综合制定。同时应确定型腔基本尺寸的公差。
  (6)除了以上较为重要的指标,设计者还应考虑到模具测温孔设置、合模线位置、卡位槽设置、模具出入口倒圆角等相关因素,这些要设计要根据产品工艺参数、生产设备条件而具体制定。

  2.工艺参数制定
  拉挤成型工艺参数主要包括固化温度、固化时间,牵引张力及速度、纱团数量等。

  (1)成型温度
  在拉挤成型过程中,材料在经过模具时发生的变化是最关键的,一般来说,认为玻璃纤维浸胶后通过加热的金属模具,按其在模具中的不同状态,把模具分为三部分,即预热区、凝胶区和固化区。在模具上使用三对加热板来分别加热,并用计算机来控制温度。脱离点是指树脂脱离模具的点.树脂在加热过程中,温度逐渐升高,粘度降低。通过预热区后,树脂体系开始凝胶、固化,这时产品和模具界面处的粘滞阻力增加,壁面上零速度的边界条件被打破,在脱离点处树脂出现速度突变,,树脂和增强材料一起以相同的速度均匀移动,在固化区内产品受热继续固化,以保证出模时有足够的固化度。
  (2)温度的确定
  模具的加热条件是根据树脂体系和固化剂种类来确定的。以聚酯树脂配方为例,首先对树脂体系进行差动扫描式热量计(DSC)动态扫描,得到放热峰曲线。一般来讲,模具温度应大于树脂的放热峰值,温度上限为树脂的降解温度。同时作树脂的凝胶实验,温度、凝胶时间、拉挤速度应当匹配。预热区温度可以较低,凝胶区和固化区温度相似。温度分布应使产品固化放热峰出现在模具中部靠后,凝胶固化分离点应控制在模具中部。一般三段温差控制在20-30℃左右,温度梯度不宜过大。

  (3)拉挤速度
  拉挤模具的长度一般为0.5-1.2m.由树脂体系的固化放热曲线初步确定模具温度,该温度下还必须充分考虑其它相关因素。
  在一定的温度条件下,树脂体系的凝胶时间对工艺参数拉挤速度的确定是非常重要的。一般来说,选择拉挤速度要充分考虑使产品在模具中部凝胶固化,直接影响到产品的质量,产品表层会有稠状、未固树脂层;如果拉挤速度过慢,型材在模中停留时间过长,制品固化过度,并且降低生产效率。
  一般典型的实验拉挤速度为300mm/min左右,拉挤工艺启动时,速度应放慢、然后逐渐提高到正常拉挤速度。一般拉挤速度为300- 500mm/min,现代拉挤技术的发展方向之一就是高速化,目前最快的拉挤速度据说可达1.5m/min.但是国内还没有出现能够做到这种水平的厂家。

  (4)牵引力
  牵引力是保证制品顺利出模的关键,牵引力的大小由制品与模具之间的界面上的剪切应力来确定。通过测量浸渍树脂的增强纤维被牵引穿过模具的一段短距离的牵引力就可测量上述界面上的剪切应力。牵引力在工艺控制中很重要。成型中若想使制品表面光洁,要求产品在脱离点的剪切应力较小,并且尽早脱离模具。牵引力的变化反映了产品在模具中的反应状态,它与许多因素,如:纤维含量、制品的几何形状与尺寸、脱模剂、温度、拉挤速度等有关系。

  (5)各拉挤工艺变量的相关性
  加热温度、拉挤速度、牵引力三个工艺参数中,温度是由树脂系统。的特性来确定的,是拉挤工艺中应当解决的首要因素.通过树脂固化体系的DSC曲线的峰值和有关条件,确定模具加热的各段温度值。拉挤速度确定的原则是在给定的模具温度下的凝胶时间,保证制品在模具中部凝胶、固化。牵引力的制约因素较多,它与模具温度关系很大,并受到拉挤速度的控制。拉挤速度的增加直接影响到剪切应力的大小,即脱离.点处的剪切应力,从而致牵引力的上升。
  由树脂体系固化的放热峰曲线确定的模具温度分布是我们确定其它工艺参数的前提。由此选择的拉挤速度必须与温度匹配,模具温度高,牵引速度应适当增加。树脂的凝胶点可以通过调整模具温度和牵引速度来确定,模具温度太高或反应太快时,将引起产品热开裂。因此,利用分区加热模具,把加热区分为预热区、凝胶区和固化区,可达到优化拉挤工艺,减少产品热开裂的目的。
  为了提高生产效率,一般尽可能提高拉挤速度。对于较厚的制品,应选择较低拉速或使用较长的模具,并增加模具温度,其目的在于使产品较好的固化,从而提高制品的性能。
 
 
[ 工艺技术搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 

 
天骐机械
 
推荐图文
推荐工艺技术
点击排行
复合材料应用技术网