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拉挤工艺参数

削减字体  削减字体 宣布日期:2018-12-18  阅读次数:405
焦点提醒:在拉挤成型进程中,资料在穿梭模具时发生的变更是最关头的,也是研讨拉挤工艺的重点。直到今朝为止,固然有很多研讨体例,如数学模子的操纵、计较机的摹拟,和可供操纵的东西如压力传感器等等,可是至今研讨者们仍然不大白模具中究竟发生了甚么,只是按照尝试及实际研讨提出了一系列的猜测与假设。
     我国的拉挤产业履历了十几年的从无到有的汗青,不管从产物种类仍是产量上均获得了可喜的进步。可是与外洋的进步前辈程度比拟,还存在很大的差异。除原资料挑选上的范围性,拉挤工艺参数的切确、稳定和彼此婚配性是拉挤工艺成败的关头。拉挤成型工艺参数是一个彼此管束而又复杂紧密的体系,包含成型温度、牵引速率、配方设想、添补量等。充实领会拉挤工艺中的树脂反映能源学、工艺参数彼此影响及其与成品机能间的彼此感化,是决议成品可否完成设想请求、到达顺遂出产的关头。
一、成型温度
    在拉挤成型进程中,资料在穿梭模具时发生的变更是最关头的,也是研讨拉挤工艺的重点。直到今朝为止,固然有很多研讨体例,如数学模子的操纵、计较机的摹拟,和可供操纵的东西如压力传感器等等,可是至今研讨者们仍然不大白模具中究竟发生了甚么,只是按照尝试及实际研讨提出了一系列的猜测与假设。
    普通来说,以为玻璃纤维浸胶后经由进程加热的金属模具,按其在模具中的差别状况,把模具分为三局部,如图所示。
图9-47 拉挤模具内树脂的速率曲线和差别地区的粘滞力和磨擦力表现图

    图9-47表现了资料穿过模具时的重要特色。固然加强资料必须以一样的速率穿过模具,但在某些地区内,树脂和纤维有绝对活动。图中绘出了模具进口和出口四周地区的树脂速率散布图,在模具进口区,树脂的行动像牛顿流体,壁面速率的边境前提象征着为零。离模具壁面一小段间隔处,树脂的活动速率增添到与加强资料相称的程度。在模具内壁外表上,树脂发生粘滞阻力。
    在三段式模具中,报酬的把这一持续拉挤进程分为预热区、胶凝区和固化区。在模具上操纵3对加热板来加热,并用计较机来节制温度。离开点是指树脂离开模具的点。树脂在加热进程中,温度逐步降落,粘度降落。经由进程预热区后,树脂体系起头胶凝、固化,这时候产物和模具界面处的粘滞阻力增添,壁面上零速率的边境前提被打破,在离开点处树脂呈现速率渐变,树脂和加强资料一路以不异的速率平均挪动,在固化区内产物受热持续固化,以保障出模时有充足的固化度。
1.温度简直定
   模具的加热前提是按照树脂体系来肯定的。以聚酯树脂配方为例,起首对树脂体系停止差动扫描式热量计(DSC)静态扫描,获得放热峰曲线。普通来说,模具温度应大于树脂的放热峰值,温度下限为树脂的降解温度。同时作树脂的胶凝尝试,温度、胶凝时候、拉速该当婚配。预热区温度能够较低,胶凝区与固化区温度类似。温度散布应使产物固化放热峰呈现在模具中部靠后,胶凝结化分手点应节制在模具中部。普通三段温差节制在20~30℃摆布,温度梯度不宜过大。
2. 最好模具温度散布及阐发
   之前阐发拉挤型材内热能通报和型材固化时都是假设模具温度是已知的。实在一个完全、迷信的拉挤工艺模子必须包含型材内的和模具内的热能通报。浸渍树脂的纤维一旦进入模具里,它的热量就从模具壁上向型材内通报,切近模具的树脂比型材中间的树脂先被加热,发生胶凝;固化后,反映放热会引发中间温度高于模具壁的温度。固化后由于体积缩短,树脂会因缩短而离开模具壁。在几个假设前提下,对型材内热能通报成立模子,有关学者对此做了深切的研讨。由于拉挤模具为金属模,为良导热体,模具的热能在模具的纵向和横向上城市丧失。成立模具温度模子有助于咱们领会模具温度散布纪律。
   加热器的设置装备摆设对型芯内的温度和模具温度影响很大。普通在某些商定前提下,固化峰的地位随加热器的挪动而挪动,而加寒带与型芯温度峰值处的间隔根基稳定。这类放热地位的挪动是普通的,来自加热器的热通量是无限的,并且在这些前提下,固化是受加热器节制的,当热能通报受“能源学”节制时,受线速率和预热温度的限制,型芯内温度峰值对加热器的地位并不敏感。
在模具四周保温和降落氛围的热能通报系数的影响是不异的。当热通报系数降落时,模具后半局部温度降落,全部模具的热量散布更平均。由于大大都树脂固化发生在接近加热器的地位,保温对型芯温度的影响较小,当放热峰阔别加寒带时,模具最好挑选保温。
操纵模具温度模子对拉挤工艺停止阐发,由计较机帮助设想拉挤工艺参数,是以后既公道又简洁、高效的设想东西。
二、拉挤速率简直定
   拉挤模具的长度普通为0.6~1.2m由树脂体系的固化放热曲线肯定模具温度,该温度还必须充实斟酌使产物在模具中部胶凝结脂,也即离开点在中部并尽能够靠前。若是拉挤速率过快、成品固化不良或不能固化,间接影响到产物品质,产物表层会有稠状、富树脂层;若是拉挤速率过慢,型材在模中逗留时候太长,成品固化过分,并且影响降落出产效力。
   普通的尝试拉挤速率为300mm/min摆布。拉挤工艺起头时,速率应加快、而后渐进步到普通拉挤速率。普通拉挤速率在300~500mm/min,古代拉挤手艺的成长标的目标之一便是高速化,今朝最快的拉挤速率可达15m/min。
三、牵引力
   牵引力是保障成品顺遂出模的关头,牵引力的巨细由产物与模具之间的界面上的剪切应力来肯定。经由进程丈量浸渍树脂的加强纤维被牵引穿过模具的一段短间隔的牵引力便可丈量上述界面上的剪切应力,并绘出其特征曲线。
   图9-48表现了三种差别牵引速率经由进程模具时平均剪切应力的变更。这些成果固然不长短常切确,可是作为定性的阐发已充足了。
图9-48 牵引速率与剪切应力

    从图9-48中能够看到在模具中剪切力曲线是随拉速的变更而变更的。临时疏忽拉速的影响,能够发明在模具差别地位,剪切力是差别的。全部模具中曲线呈现3个峰,上面别离加以会商。
    模具进口处的剪切应力峰,此峰值与模具壁四周树脂的粘滞阻力相分歧。经由进程升温,在模具预热区内,树脂粘度随温度降落而降落,剪切应力也起头降落。初始峰值的变更由树脂粘性流体的性子决议。别的,填料含量和模具进口温度也对初始剪切力影响很大。
由于树脂固化反映,它的粘度增添而发生第2个剪切应力峰。该值对应于树脂与模具壁面的离开点,并与拉速干系很大,当牵引速率增添时,这个点的剪应力大大减小。
    最初,第三地区也即模具出口处,呈现持续的剪切应力,这是由于产物在固化区中与模具壁磨擦引发的,这个磨擦力较小。
牵引力在工艺节制中很重要。成型中若想使成品外表光亮,请求产物在离开点的剪切应力较小,并且尽早离开模具。牵引力的变更反映了产物在模具中的反映状况,它与很多身分,如:纤维含量、成品的多少外形与尺寸、脱模剂、温度、拉速等有干系。
四、各拉挤工艺变量的相干性
 1. 热参数、拉挤速率、牵引力三者的干系
    热参数、拉速、牵引力三个工艺参数中,热参数是由树脂体系的特征来肯定的,是拉挤工艺中该当处置的重要身分。经由进程树脂固化体系的DSC曲线的峰值和有关前提,肯定模具加热的各段温度值。拉挤速率肯定的准绳是在给定的模内温度下的胶凝时候,保障成品在模具中部胶凝、固化。牵引力的限制身分较多,如:它与模具温度干系很大,并遭到拉挤速率的节制。畴前面的阐发可看到:拉速的增添间接影响到剪切应力的第二个峰值,即离开点处的剪切应力;脱模剂的影响也是不容轻忽的身分。
 2. T-V-F工艺参数的优化
    由树脂体系固化的放热峰曲线肯定的模具温度散布是咱们肯定其余工艺参数的前提。由此挑选的拉速必须与温度婚配,模具温度高,牵引速率应增添。树脂的胶凝点能够经由进程调剂模具温度和牵引速率来肯定,模具温度太高或反映太快时,将引发产物热开裂。是以,操纵分区加热模具,把加热辨别为预热区、胶凝区和固化反映区能够优化拉挤工艺,削减产物热开裂。
    为了进步出产效力,普通尽能够进步拉速。如许可进步模具剪切应力,和成品外表品质。对较厚的成品,应挑选较低拉速或操纵较长的模具,增添模具温度,其目标在于使产物能较好地固化,从而进步成品的机能。
    为了降落牵引力,使产物顺遂脱模,接纳杰出的脱模剂长短常须要的,偶然这在成型工艺中起到决议性的感化。
五、树脂预热与成品后固化
    树脂进入模具前停止预热对工艺长短常有益。如许能够降落树脂固化反映温度,使产物外表良好。射频(RF)预热结果很好。预热使树脂温度进步,粘度降落,增添了纤维的浸润结果,并且为进步拉速缔造了前提。很多树脂体系中,如环氧树脂等,都须要预热。
    预热的结果还表现在使浸胶的纤维束表里温度梯度减小。由于在进入模具后,由模具通报给产物的热量从产物外表到产物中间局部呈梯状散布,产物中间线的温度低于产物外表的温度。同理,产物中间的固化滞后于产物外表的固化。若是进步拉挤速率,那末成品中间线和外表之间的温度和固化度的滞后量城市增添。接着,该滞后量又会相反地跟着固化放热的增添而减小,最初乃至成品的中间温度高于外表温度。要想完成产物表里平均固化,削减热应力,树脂应当预热。
    成品出模后的固化度达不到请求时需停止后固化处置。普通来说,成品出模后在氛围中天然冷却。在这段进程中,固化反映持续停止。普通的后固化处置是:将切割好的成品放到恒温箱中弃捐一段时候,使成品到达所请求的固化度。

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