壓縮成型原理及工

1、壓縮成型原理及工藝特性壓縮成型原理及工藝特性本節(jié)重點(diǎn)：壓縮成型原理，壓縮溫度，壓縮壓力，壓縮周期本節(jié)難點(diǎn)：工藝參數(shù)確定 壓縮成型又稱為壓塑成型、壓制成型等，是將粉狀或松散粒狀的固態(tài)塑料直接加入到模具中，通過加熱、加壓的方法使它們逐漸軟化熔融，然后根據(jù)模腔形狀成型、經(jīng)固化成為塑件，主要用于成型熱固性塑料。與注射模相比，壓縮模沒有澆注系統(tǒng)，使用的設(shè)備和模具比較簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于日用電器、電信儀表等熱固性塑件的成型。一壓縮成型原理及特點(diǎn) 壓縮成型原理如圖2-2所示。成型時(shí)，先將粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀的熱固性塑料原料直接加入到敞開的模具加料室內(nèi)，如圖2-2所示；然后合模加熱，使塑料融化，在合模壓力的

2、作用下，熔融塑料充滿型腔各處，如圖2-2所示；這時(shí)，型腔中的塑料產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，使熔融塑料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗鄣挠不ㄐ偷乃芗?，最后脫模將塑件從模具中取出，如圖2-2c所示。圖2-2壓縮成型原理 壓縮成型主要用于熱固性塑料的成型。與注射成型相比，壓縮成型的優(yōu)點(diǎn)是：可以使用普通壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)；因壓縮模沒有澆注系統(tǒng)，所以模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；塑件內(nèi)取向組織少，取向程度低，性能比較均勻；成型收縮率??；可以生產(chǎn)一些帶有碎屑狀、片狀或長(zhǎng)纖維狀填充劑、流動(dòng)性很差且難于用注射方法成型的塑件和面積很大、厚度較小的大型扁塑件。壓縮成型的缺點(diǎn)是：成型周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)環(huán)境差、生產(chǎn)操作多用手工而不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；塑件經(jīng)

3、常帶有溢料飛邊，高度方向的尺寸精度不易控制；模具易磨損，使用壽命較短。 壓縮成型也可以成型熱塑性塑料。在壓縮成型熱塑性塑料時(shí)，模具必須交替地進(jìn)行加熱和冷卻，才能使塑料塑化和固化，故成型周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，因此，它僅適用于成型光學(xué)性能要求高的有機(jī)玻璃鏡片、不宜高溫注射成型的硝酸纖維汽車駕駛盤以及一些流動(dòng)性很差的熱塑性塑料（如聚酰亞胺等）。二壓縮成型工藝 1.成型前的準(zhǔn)備熱固性塑料比較容易吸濕，貯存時(shí)易受潮，所以，在對(duì)塑料進(jìn)行加工前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱和干燥處理。同時(shí)，又由于熱固性塑料的比容比較大，因此，為了使成型過程順利進(jìn)行，有時(shí)還要先對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)壓處理。 （1）預(yù)熱與干燥在成型前，應(yīng)對(duì)熱固性塑料進(jìn)行

4、加熱。加熱的目的有兩個(gè)：一是對(duì)塑料進(jìn)行預(yù)熱，以便對(duì)壓縮模提供具有一定溫度的熱料，使塑料在模內(nèi)受熱均勻，縮短壓縮成型周期；二是對(duì)塑料進(jìn)行干燥，防止塑料中帶有過多的水分和低分子揮發(fā)物，確保塑件的成型質(zhì)量。預(yù)熱與干燥的常用設(shè)備（2）預(yù)壓預(yù)壓是指壓縮成型前，在室溫或稍高于室溫的條件下，將松散的粉狀、粒狀、碎屑狀、片狀或長(zhǎng)纖維狀的成型物料壓實(shí)成重量一定、形狀一致的塑料型坯，使其能比較容易地被放入壓縮模加料室。預(yù)壓坯料的形狀一般為圓片形或圓盤形，也可以壓成與塑件相似的形狀。預(yù)壓壓力通?？梢栽?0200MPa的范圍內(nèi)選擇，經(jīng)過預(yù)壓后的坯料密度最好能達(dá)到塑件密度的80左右，以保證坯料有一定的強(qiáng)度。 是烘箱和紅

5、外線加熱爐。二壓縮成型工藝 2.壓縮成型過程模具裝上壓力機(jī)后要進(jìn)行預(yù)熱，若塑件帶有嵌件，加料前應(yīng)將預(yù)熱嵌件放入模具型腔內(nèi)。熱固性塑料的成型過程一般可分為加料、閉模、排氣、固化和脫模等幾個(gè)階段。（1）加料加料就是在模具型腔中加入已預(yù)熱的定量的物料，這是壓縮成型生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。加料是否準(zhǔn)確，將直接影響到塑件的密度和尺寸精度。常用的加料方法有體積質(zhì)量法、容量法和記數(shù)法三種。體積質(zhì)量法需用衡器稱量物料的體積質(zhì)量大小，然后加入到模具內(nèi)，采用該方法可準(zhǔn)確地控制加料量，但操作不方便。容量法是使具有一定容積或帶有容積標(biāo)度的容器向模具內(nèi)加料，這種方法操作簡(jiǎn)便，但加料量的控制不夠準(zhǔn)確。記數(shù)法適用于預(yù)壓坯料。對(duì)于形

6、狀較大或較復(fù)雜的模腔，還應(yīng)根據(jù)物料在模具中的流動(dòng)情況和模腔中各部位用料量的多少，合理地堆放物料，以免造成塑件密度不均或缺料現(xiàn)象。（2）閉模加料完成后進(jìn)行閉模，即通過壓力使模具內(nèi)成型零部件閉合成與塑件形狀一致的模腔。在凸模尚未接觸物料之前，應(yīng)盡量使閉模速度加快，以縮短模塑周期和塑料過早固化和過多降解。而在凸模接觸物料之后，閉模速度應(yīng)放慢，以避免模具中嵌件和成型桿件的位移和損壞，同時(shí)也有利于空氣的順利排放，避免物料被空氣排出模外而造成缺料。閉模時(shí)間一般為幾秒至幾十秒不等。（3）排氣壓縮熱固性塑料時(shí)，成型物料在模腔中會(huì)放出相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣、低分子揮發(fā)物以及在交聯(lián)反應(yīng)和體積收縮時(shí)產(chǎn)生的氣體，因此，模具

7、閉后有時(shí)還需要卸壓以排出模腔中的氣體，否則，會(huì)延長(zhǎng)物料傳熱過程，延長(zhǎng)熔料固化時(shí)間，且塑件表面還會(huì)出現(xiàn)燒糊、燒焦和氣泡等現(xiàn)象，表面光澤也不好。排氣的次數(shù)和時(shí)間應(yīng)按需要而定，通常為13次，每次時(shí)間為320s。（4）固化壓縮成型熱固性塑料時(shí)，塑料依靠交聯(lián)反應(yīng)固化定型的過程稱為固化或硬化。熱固性塑料的交聯(lián)反應(yīng)程度（即硬化程度）不一定達(dá)到100，其硬化程度的高低與塑料品種、模具溫度及成型壓力等因素有關(guān)。當(dāng)這些因素一定時(shí)，硬化程度主要取決于硬化時(shí)間。最佳硬化時(shí)間應(yīng)以硬化程度適中時(shí)為準(zhǔn)。固化速率不高的塑料，有時(shí)也不必將整個(gè)固化過程放在模內(nèi)完成，只要塑件能夠完整地脫模即可結(jié)束固化，因?yàn)檠娱L(zhǎng)固化時(shí)間會(huì)降低生產(chǎn)效

8、率。提前結(jié)束固化時(shí)間的塑件需用后烘的方法來完成它的固化。通常酚醛壓縮塑件的后烘溫度范圍為90150，時(shí)間為幾小時(shí)至幾十小時(shí)不等，視塑件的厚薄而定。模內(nèi)固化時(shí)間取決于塑料的種類、塑件的厚度、物料的形狀及預(yù)熱和成型的溫度等，一般由三十秒至數(shù)分鐘不等，具體時(shí)間的長(zhǎng)短需由實(shí)驗(yàn)方法確定，過長(zhǎng)或過短對(duì)塑件的性能都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。 （5）脫模固化過程完成以后，壓力機(jī)將卸載回程，并將模具開啟，推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外，帶有側(cè)向型芯或嵌件時(shí)，必須先完成抽芯才能脫模。 熱固性塑件與熱塑性塑件的脫模條件不同。對(duì)于熱塑性塑件，必須使其在模具中冷卻到自身具有一定的強(qiáng)度和剛度之后才能脫模；但對(duì)于熱固性塑件，脫模條件應(yīng)以其

9、在熱模中的硬化程度達(dá)到適中時(shí)為準(zhǔn)，在大批量生產(chǎn)中，為了縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，亦可在制件尚未達(dá)到硬化程度適中的情況下進(jìn)行脫模，但此時(shí)塑件必須有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證在脫模過程中不發(fā)生變形和損壞。對(duì)于硬化程度不足而提前脫模的塑件，必須將它們集中起來進(jìn)行后烘處理。二壓縮成型工藝 3.壓后處理塑件脫模以后，應(yīng)對(duì)模具進(jìn)行清理，有時(shí)還要對(duì)塑件進(jìn)行后處理。 （1）模具的清理脫模后，要用銅簽或銅刷去除留在模內(nèi)的碎屑、飛邊等，然后再用壓縮空氣將模具型腔吹凈。如果這些雜物留在下次成型的塑件中，將會(huì)嚴(yán)重影響塑件的質(zhì)量。 （2）塑件的后處理塑件的后處理主要是指退火處理，其主要作用是消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑件尺寸的穩(wěn)定

10、性，減少塑件的變形與開裂。進(jìn)一步交聯(lián)固化，可以提高塑件的電性能和機(jī)械性能。退火規(guī)范應(yīng)根據(jù)塑件材料、形狀、嵌件等情況確定。對(duì)于厚壁和壁厚相差懸殊以及易變形的塑件，退火處理時(shí)以采用低溫度和較長(zhǎng)時(shí)間為宜；對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁、面積大的塑件，為防止變形，退火處理時(shí)最好在夾具上進(jìn)行。二壓縮成型工藝 常用熱固性塑件的退火處理規(guī)范可參考表2-3。 表2-3常用熱固性塑件退火處理規(guī)范三壓縮成型的工藝參數(shù) 壓縮成型的工藝參數(shù)主要是指壓縮成型溫度、壓縮成型壓力和壓縮時(shí)間。 1.壓縮成型溫度壓縮成型溫度是指壓縮成型時(shí)所需的模具溫度。顯然，成型物料在模具溫度的作用下，必須經(jīng)由玻璃態(tài)熔融成粘流態(tài)之后才能流動(dòng)充模，最后還要

11、經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)才能固化定型為塑件，所以壓縮過程中的模具溫度對(duì)塑件的成型過程和成型質(zhì)量的影響，比注射成型時(shí)顯得更為重要。三壓縮成型的工藝參數(shù) 壓縮成型溫度的高低影響模內(nèi)塑料熔體的充模是否順利，也影響成型時(shí)的硬化速度，進(jìn)而影響塑件質(zhì)量。隨著溫度的升高，塑料固體粉末逐漸融化，粘度由大到小，開始交聯(lián)反應(yīng)，當(dāng)其流動(dòng)性隨溫度的升高而出現(xiàn)峰值時(shí)，迅速增大成型壓力，使塑料在溫度還不很高而流動(dòng)性又較大時(shí)充滿型腔。在一定的溫度范圍內(nèi)，模具溫度升高，成型周期縮短，生產(chǎn)效率提高。如果模具溫度太高，將使樹脂和有機(jī)物分解，塑件表面顏色就會(huì)暗淡。由于塑件外層首先硬化，影響物料的流動(dòng)，將引起充模不滿，特別是壓縮成型形狀復(fù)雜、薄

12、壁、深度大的塑件時(shí)最為明顯。同時(shí)，由于水分和揮發(fā)物難以排除，塑件內(nèi)應(yīng)力大，模具開啟時(shí)，塑件易發(fā)生腫脹、開裂、翹曲等。如果模具溫度過低，硬化周期過長(zhǎng)，硬化不足，塑件表面將會(huì)無光，其物理性能和力學(xué)性能下降。三壓縮成型的工藝參數(shù) 常用熱固性塑料的壓縮成型溫度見表2-4。三壓縮成型的工藝參數(shù) 2.壓縮成型壓力壓縮成型壓力是指壓縮時(shí)壓力機(jī)通過凸模對(duì)塑料熔體在充滿型腔和固化時(shí)在分型面單位投影面積上施加的壓力，簡(jiǎn)稱成型壓力，可采用下式進(jìn)行計(jì)算： 施加成型壓力的目的是促使物料流動(dòng)充模，提高塑件的密度和內(nèi)在質(zhì)量，克服塑料樹脂在成型過程中因化學(xué)變化釋放的低分子物質(zhì)及塑料中的水分等產(chǎn)生的脹模力，使模具閉合，保證塑件

13、具有穩(wěn)定的尺寸、形狀，減少飛邊，防止變形，但過大的成型壓力則會(huì)降低模具的使用壽命。 壓縮成型壓力的大小與塑料種類、塑件結(jié)構(gòu)以及模具溫度等因素有關(guān)，一般情況下，塑料的流動(dòng)性愈小、塑件愈厚及形狀愈復(fù)雜，固化速度和壓縮比愈大，所需的成型壓力亦愈大。三壓縮成型的工藝參數(shù) 3.壓縮時(shí)間熱固性塑料壓縮成型時(shí)，要在一定溫度和一定壓力下保持一定時(shí)間，才能使其充分地交固化，成為性能優(yōu)良的塑件，這一時(shí)間稱為壓縮時(shí)間。壓縮時(shí)間與塑料的種類（樹脂種類、揮發(fā)物含量等）、塑件形狀、壓縮成型的工藝條件（溫度、壓力）以及操作步驟（是否排氣、預(yù)壓、預(yù)熱）等有關(guān)。壓縮成型溫度升高，塑料固化速度加快，所需壓縮時(shí)間減少，因而壓縮周期隨模具溫度提高也會(huì)減少。壓縮成型壓力對(duì)壓縮時(shí)間的影響不及壓縮成型溫度那么明顯，但隨壓力增大，壓縮時(shí)間也會(huì)略有減少。由于預(yù)熱減少了塑料充模和開模時(shí)間，所以預(yù)熱塑料的壓縮時(shí)間比不預(yù)熱時(shí)要短。通常壓縮時(shí)間還會(huì)隨塑件厚度的增加而增加。 壓縮時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)塑件的性能影響很大。壓縮時(shí)間過短，塑料硬化不足，將使塑件的外觀性能變差，力學(xué)性能下降