PVC-U異型材擠出模具調(diào)試常見異常現(xiàn)象分析

1、PVCU異型材擠出模具調(diào)試常見異常現(xiàn)象分析中船重工集團第716研究所周密摘要：本文分析了PVCU異型材擠出模具調(diào)試過程中常見的制品彎曲、塌陷、帶“魚鱗斑”或有收縮痕等異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并提出了解決的辦法。關(guān)鍵詞：PVCU異型材；模具；調(diào)試；異常現(xiàn)象近年來，國內(nèi)PVCU塑料門窗的迅速普及應(yīng)用，極大地促進了國產(chǎn)異型材擠出模具研制技術(shù)的發(fā)展。由于受物料特性、技術(shù)水平和工藝條件等因素的制約，擠出模具制造完成后并不能直接投入使用，要生產(chǎn)出合格的異型材，模具還必須在特定的配方、工藝、設(shè)備體系下進行修整調(diào)試，以彌補設(shè)計的不足和制造誤差。模具產(chǎn)品的最終質(zhì)量既是設(shè)計制造水平的體現(xiàn)，也極大地依賴于調(diào)試者的經(jīng)驗和

2、操作技能。筆者結(jié)合多年來在異型材擠出模具設(shè)計調(diào)試過程中積累的經(jīng)驗和教訓(xùn)，分析了調(diào)試過程常見的型材彎曲、制品邊角塌陷、表面帶“魚鱗斑”或有收縮痕等異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因并提出解決的方法。1型材彎曲擠出型材直線度是檢驗塑料門窗異型材產(chǎn)品品質(zhì)的一個重要指標，它直接影響門窗焊接、組裝質(zhì)量以及五金配件的安裝。GB/T8814-1998規(guī)定，當門窗主要異型材(諸如：扇、框、梃)彎曲量大于2mm/m時為不合格。造成擠出制品彎曲的因素很多，最常見的有以下幾個方面：1.1口模出料不均勻口模出料均勻性包括“出料速度差異”和“型坯壁厚差異”兩個要素。判斷口模出料是否均勻，只需在口模出口處用專用鏟刀迅速截取長約20mm、

3、塑化良好的型坯45片進行測量，若型坯縱向各側(cè)面的長度誤差(取各片的平均值)不超過10%，且外壁、內(nèi)筋等各處的厚度(因有離模膨脹效應(yīng)，故此厚度并不等同于制品壁厚)對應(yīng)關(guān)系符合產(chǎn)品截面圖紙要求則視為合格?？谀３隽喜痪鶆蛟斐傻膹澢?，其彎曲方向在定型系統(tǒng)對型坯冷卻充分、牽引阻力平衡的前提下向出料慢的一側(cè)彎曲(冷卻效果和牽引阻力的影響在后面討論)。調(diào)整口模出料均勻性的措施如下：(1)檢查口模定型段型腔主間隙的均勻性，間隙差不大于0.02mm；(2)檢查流道內(nèi)有無死角、臺階或糊料現(xiàn)象，將型腔拋光至鏡面(Ra0.02m)；(3)檢查尾錐分流中心是否合理并予以調(diào)整；(4)調(diào)整口模局部出料速度還可在壓縮段、分流

4、段或發(fā)散段采取“阻流”或“疏流”兩種不同的方式(嚴禁改變口模定型段間隙)。對出料快的區(qū)域可通過設(shè)置阻尼塊或采用與模體相同的材料對型腔進行堆焊以達到“限流”的目的；對出料慢的區(qū)域可通過局部延長壓縮段長度(即縮短定型段長度)、加大分流段型腔尺寸或調(diào)整尾錐分流角度以達到“疏流”的目的。1.2型坯通過定型冷卻系統(tǒng)時的牽引阻力不平衡PVCU異BF型材定型冷卻系統(tǒng)通常采用干濕結(jié)合定型裝置。在干定型段(普遍采用數(shù)段定型模安裝在同一底板上的串聯(lián)結(jié)構(gòu))通過抽真空使高彈態(tài)的型坯被吸附在型腔壁上定型冷卻，并在牽引機的作用下滑移。由于多數(shù)異型材結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且在沿型腔滑移的過程中逐漸收縮，因此牽引阻力不平衡很常見，主

5、要應(yīng)從以下幾方面分析：(1)因阻力不平衡造成的彎曲(主要發(fā)生在非對稱型材)，往往向阻力大的一側(cè)彎；(2)真空吸附力越大，則型坯與型腔間的摩擦阻力越大，可通過調(diào)整真空吸附強度來改變局部牽引阻力；(3)檢查易產(chǎn)生較大牽引阻力的溝槽、凸臺的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計是否合理。表1為門窗型材上常見的密封條安裝槽結(jié)構(gòu)。為避免型坯在通過定型系統(tǒng)時因收縮抱緊該凸臺而產(chǎn)生較大阻力，其尺寸設(shè)計應(yīng)逐漸減小及至完全簡化； 表1密封條安裝槽結(jié)構(gòu)在定型系統(tǒng)中的設(shè)計 制品尺寸定型系統(tǒng)型腔設(shè)計尺寸前段中段（局部縮?。┖蠖危ê喕Y(jié)構(gòu)）(4)檢查制品小爪部位出料是否過快。為避免小爪通過定型系統(tǒng)(特別是干定型段)時出現(xiàn)掛料、卡(堵)模等不良現(xiàn)

6、象，模具溝槽的設(shè)計應(yīng)比制品對應(yīng)部位的小爪大20%以上，如表1中的1.3尺寸在定型系統(tǒng)中設(shè)計尺寸為1.6(1.7)。同時，首段定型模型腔入口應(yīng)有1.58的(型坯)導(dǎo)入坡口(參見圖1)。 圖1定型模型腔(型坯)導(dǎo)入坡口示意(5)檢查BF干定型段型腔的對中性，其偏差應(yīng)控制在0.05mm以下。一般情況下，干定型段后部中JP3心向哪側(cè)偏，則擠出型材易向同一方向彎曲。濕定型部分多采用敞式水槽(只在水槽出口有一定型塊)或渦流水箱，其中渦流水箱中的定型塊可上下左右浮動，故只要型腔尺寸設(shè)計合理，型材通過該部分的阻力一般較小，對型材彎曲的影響也較小。1.3冷卻不平衡冷卻不平衡造成的彎曲常常發(fā)生在帶長單壁的美式型材

7、或厚度差異較大的小型材中，參見圖2。在設(shè)計美式推拉框模具的定型系統(tǒng)時，由于單壁部位(、)型坯和模體接觸面積是中空部位的兩倍，加之腔體中內(nèi)熱的影響，為防止型材向中空體一側(cè)彎曲，單壁部位的冷卻水流量應(yīng)按中空部位的約30%考慮；反之，壓條的定型系統(tǒng)應(yīng)特別加強厚壁處()的冷卻，可在冷卻水槽中直接向該部位噴水。 圖2另外，由于異型材具有多層內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，牽引JP3冷卻過程中內(nèi)腔中的熱量不易釋放，可考慮從口模分流筋上向內(nèi)腔通入壓縮氣體以提高熱交換效率。因冷卻不平衡造成的彎曲，還可在定型系統(tǒng)出口端用2kW左右的遠紅外線電加熱管烘烤凹面一側(cè)來矯正。1.4牽引上下履帶不同步若牽引履帶不同步，則型材易向速度慢的履帶一

8、側(cè)彎曲。當出現(xiàn)此情況時，只需調(diào)整牽引機轉(zhuǎn)速即可。2制品邊角塌陷制品邊角塌陷主要因口模出料不足或真空吸附強度較弱所造成，修模措施如下： 圖3(1)口模流道系統(tǒng)中邊角對粘流體的滯流作用(邊界效應(yīng))是造成邊角出料不足的主要原因，可通過改變流道形狀來補償(參見圖3)；(2)增強定型系統(tǒng)特別是干定型部分的密封效果(可在每段定型模間加水密封)，或加大塌陷部位的真空吸附強度和冷卻能力。3制品表面帶“魚鱗斑”主要表現(xiàn)為在擠出物表面沿擠出方向上具有象“魚鱗”一樣的凸凹不平的有規(guī)則的波紋，從而極大地破壞了產(chǎn)品的表觀質(zhì)量。其產(chǎn)生的原因是：(1)塑化不良。當用額定產(chǎn)量較大的擠出設(shè)備擠出玻璃壓條、封蓋等米重很輕的制品時

9、，若牽引速度不高，則往往因為螺桿轉(zhuǎn)速低而使熔體在料筒中受到的剪切不足和塑化不良，致使“魚鱗斑”的出現(xiàn)。要解決這一問題，可采取以下措施：其一，提高牽引速度；其二，選用擠出量較小的單螺桿擠出機以提高螺桿轉(zhuǎn)速；其三，適當提高機頭或料筒溫度；其四，修改模具，通過增加口模長度來延長熔體在口模中的停留時間，提高塑化質(zhì)量。(2)擠出速率過高。在高速擠出時，由于溶體在高應(yīng)力或高剪切速率下的擾動難以抑制，極容易發(fā)展成為不穩(wěn)定流動，在不穩(wěn)定流動的初期表現(xiàn)為“魚鱗斑”；當擠出速率進一步提高，熔體擾動加劇時，將引發(fā)熔體破裂。 4制品表面有收縮痕 圖4收縮痕易發(fā)區(qū)域異型材表面的收縮痕，通常產(chǎn)生在內(nèi)筋、小凸臺對應(yīng)的壁面或

10、兩壁“丁”字形交叉點上，如圖4()所示。門窗型材(裝配后)可見面(如圖4推拉框的A面)上的收縮痕因影響美觀在調(diào)模時必須予以消除。收縮痕產(chǎn)生的原因及解決途徑如下：(1)內(nèi)筋和外壁間出料有速度差，內(nèi)筋的擠出速度往往滯后于外壁。修模時應(yīng)增加內(nèi)筋供料，并將內(nèi)筋和外壁交匯處的芯體棱角倒圓RO.3R1以消除尖點滯流效應(yīng)。當然，要減少兩股料流間的相互干擾，內(nèi)筋最好采用單獨供料，內(nèi)筋和外壁的匯流長度有812mm即可。(2)內(nèi)筋成型太厚(內(nèi)筋厚為外壁的60%左右為宜)。無法完全冷卻或冷卻不充分，以至內(nèi)筋“后收縮”而產(chǎn)生收縮痕。應(yīng)減少內(nèi)筋出料，增強定型系統(tǒng)冷卻能力或降低牽引速度。(3)真空吸附力偏弱，定型系統(tǒng)密封不好。一方面，應(yīng)在收縮痕對應(yīng)部位設(shè)置真空吸附孔；另一方面，在各節(jié)定型模之間裝密封條或注水密封。(4)型芯供料腔、槽拋光不到位，致使內(nèi)筋或小凸起出料滯后，應(yīng)拋光至鏡面。(5)對內(nèi)筋數(shù)量較多且極易產(chǎn)生收縮痕的型材，亦可在進