压缩成型:概述

在1905年里奥·亨德里克·贝克兰成功地制造出第一种可塑材料后,人们在国内产品的生产中轻松地抛弃了赛璐珞,改用酚醛化合物。他的发现不仅为今天使用的许多塑料材料铺平了道路,而且为迄今为止工业中使用的大量成型技术铺平了道路。

从2008年到2018年,统计数据显示,注射和压缩型模具的销售价值超过620万英镑[1]。

在这里,你将了解到:

  • 生产塑料的不同成型技术
  • 什么是压缩成型
  • 压缩成型的过程
  • 压缩成型工艺的材料及应用
  • 压缩成型比其他成型技术的优点

塑料成型技术

塑料一般是通过模压生产的。它是用一种叫做模具的刚性框架来塑造液体或柔韧材料的过程。今天有相当多的成型工艺,其中一个的优势主要取决于最终产品的要求。尽管如此,以下是目前最常用的一些流程:

表1显示了成型工艺,它们的描述和从工艺中获得的最终产品的主机。

压缩成型技术最初是专门为胶木化合物的成型而发展起来的。它现在加工各种热固性塑料热塑性塑料弹性体橡胶这样的例子不胜枚举。这种成型技术是利用模具、加热和压力将塑料原料压缩在一个腔内,从而产生所需的形状。它通常用于制造小型到中型随机排列的纤维增强热固性复合材料[2]。

表1。不同的成型工艺和描述

成型技术

描述

产品

旋转成型

更适合于生产中空零件。成型产品是通过在模具中放置粉末或液体树脂,然后在烤箱中旋转来实现的。

散装集装箱,储罐,路锥。

注塑

它涉及到在非常高的压力下将熔融塑料注入模具。它们使用起来相当昂贵。

汽车零件,外科手术用塑料零件。

吹塑

更适合制作薄壁空心零件。该工艺是通过加热塑料材料,然后注入空气,使热塑料部件像气球一样充气来实现的。

塑料瓶

挤压成形

挤压成型与注射成型相似,只是用模具代替了模具。此外,它更适合于长连续形状的生产。

PVC管、软管。

压缩成型

顾名思义,塑料材料在模具中加热,然后被压成特定的形状

汽车零部件

压缩成型2.png

图1所示。帽压成型机。由Kaipu提供。

压缩成型的过程

压缩成型需要一个由两个部分组成的模具-模具的腔(女性)部分和模具的柱塞(男性)部分。成型过程需要一个带有加热压板(上下)的压力机。由于模具零件附在上压板和下压板上,所以零件在组装时被设计成对齐。这种对齐属性形成了压缩成型技术的基础。

值得一提的是,在开始任何成型操作之前,必须确定模具零件相对于压力机上下压板的位置。当使用成型化合物时,模具的型腔部分通常附着在压力机的下压板上,而柱塞部分安装在上压板上。

相反,如果要使用塑料浸渍材料,则模具的型腔部分附在上压板上,而柱塞部分附在下压板上。尽管如此,您必须确保两个模具部件对齐并相互匹配。

塑料模塑材料被称量出来并预热后,被装入加热模具的型腔部分。接下来,通过关闭压力机,将模具的柱塞和型腔部件结合在一起。这种闭合动作迫使成型材料熔化和流动,从而填充模具两部分之间的空腔,并取代系统内的滞留空气。

塑料在特定的温度、压力和时间下留在模具中,使其完全固化。当使用热固性塑料时,模塑材料的预热温度可能高达300°F,模具加热温度在250°F至350°F范围内下降,模具压力可能在1000psi至2000psi之间变化。然而,通常在型腔中充注模塑材料略多,以确保完全填充。

在成型过程后,经常可以看到多余的材料,也称为闪光,在模具零件的配合表面之间被挤出。虽然锉平和打磨足以去除闪光,但你经常会发现人们会冻结塑料,以帮助更容易去除闪光。

热塑性塑料的压缩成型过程有很大不同。与热固性塑料成型时,模具需要在成型操作结束时进行冷却热塑性塑料.由于塑料在成型后变硬且不能流动,因此热固性塑料在成型后不需要冷却。

成型过程最快可在三分钟内完成,最长可在两小时内完成:这完全取决于所用塑料的类型和装料的大小。即使强调了许多阶段或工艺,也必须注意到固化或冷却阶段在成型操作中消耗了大部分时间,并且有三种类型的模具用于压缩成型:

  1. 积极的模具
  2. Flash模具
  3. 半正模

积极的模具

在正模中,所有的模具材料都被冲入模腔,模腔通常很深。由于塑料材料很少逸出,当柱塞压缩材料时,形成尽可能小的体积。通过改变塑料材料的重量,模塑件的厚度成比例地增加或减少。因此,对于多型腔模具,如果一个型腔的电荷比另一个型腔多,就可能发生零件厚度或密度的变化。

Flash模具

这是最常用的模具类型。它构造简单,并将零件的厚度和密度控制在接近的范围内。这些属性是可能的在闪蒸压缩成型,因为一个独特的特征称为夹断线。该掐断线允许多余的材料逃离模具腔作为闪光,从而允许材料被压缩到与施加的力成比例的密度。

Semipositive模具

半正模和闪光模一样受欢迎。此外,它结合了正模和闪模的特点,生产出更好的模具零件。它有一个大的腔体,可以让物质被积极地捕获,它有一个侧壁,可以让多余的物质像闪光一样逃离腔体。

材料及应用

产品由压缩成型制造工艺坚固耐用。这些独特的属性使它们适用于汽车行业,在汽车行业,金属部件将被塑料部件取代,以实现车辆的轻量化。

由于生产单个部件的成本很高,最终用户更倾向于批量生产单个部件以节省成本。空腔的数量、零件的复杂程度和表面光洁度等都是决定成本的因素。然而,你仍然会发现许多制造商选择压缩成型,因为它易于操作。

除了压缩成型的简单性,这里还有其他优点,使这种成型工艺至今仍很受欢迎:

  1. 由于没有浇口和流道,在压缩成型中浪费的材料很少,而浇口和流道在注射成型中占主导地位
  2. 压缩成型对材料的咀嚼作用很小。因此,机械性能不变或保持较高。
  3. 夹紧压力要求通常较低。因此,可以使用更便宜的电动工具。
  4. 压缩模塑工具是相当便宜和容易获得。

用压缩成型技术制造的塑料产品还具有更轻、耐腐蚀的优点,这使它们适用于汽车工业。随着计算机技术的出现,实现成型目标变得容易得多。计算机辅助工程(CAE)技术在塑料成型过程的流动分析、温度场分析和残余应力分析中起着关键作用。

压缩成型1.png

图2。Thomas Insights提供。

来源

[1] Statista。(2020)。英国:金属注射和压缩模具销售2018 | Statista.[在线]可在:https://www.statista.com/statistics/511757/uk-sales-injection-compression-moulds-metal/[2020年3月1日访问]。

[2] V。B.米德尔顿和R.切林顿,多功能塑料部件的设计与制造.牛津:爱思唯尔,2016

[3]托马斯,S.(2009)。聚合物加工技术进展.剑桥:Woodhead出版有限公司

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