拉擠成型主要工序-工藝原理及常見缺陷原因分析55

1、拉擠成型 . 拉擠成型工藝特點(diǎn) 拉擠是指玻璃纖維粗紗或其織物在外力牽 引下,經(jīng)過浸膠、擠壓成型、加熱固化、定長 切割，延續(xù)消費(fèi)玻璃鋼線型制品的一種方法。它不同于其它消費(fèi)玻璃鋼成型工藝的地方是外力拉拔浸膠玻璃鋼纖維或織物，擠壓經(jīng)過加熱模具成型、固化構(gòu)成玻璃鋼線型材, 用于消費(fèi)斷面外形固定不變的玻璃鋼制品。.6.6.1 拉擠成型工藝流程玻璃纖維粗紗排布浸膠預(yù)成型拉擠模塑及固化牽引切割制品包裝.主要成型工序1排紗排紗是將安裝在紗架上的加強(qiáng)資料從紗筒上引出并均勻整齊排布的過程。排紗系統(tǒng)包括如紗架、氈鋪展安裝、纏繞機(jī)或編織機(jī)等。加強(qiáng)資料保送排紗時，為了排紗平整，普通采用旋轉(zhuǎn)芯軸，纖維從紗筒外壁引出的，這

2、樣可防止改動景象。如采用纖維從紗筒內(nèi)壁引出的，紗筒固定會使紗發(fā)生扭曲不利于玻璃纖維的整齊排布。 .2)樹脂浸漬：是將排布整齊的加強(qiáng)纖維均勻浸漬上已配制好的不飽和樹脂的過程，普通是采用將纖維經(jīng)過裝有樹脂膠槽時進(jìn)展的。普通分為:直槽浸漬法,滾筒浸漬法，其中以直槽浸漬法最為常用。在整個浸漬過程中，必需保證纖維和氈陳列非常整齊。 .(3) 預(yù)成型 預(yù)浸好的加強(qiáng)資料穿過預(yù)成型安裝，以延續(xù)方式運(yùn)轉(zhuǎn)，以便確保它們的相應(yīng)位置，經(jīng)預(yù)成型安裝將預(yù)浸好的加強(qiáng)資料逐漸過度成為型材的外形同時擠出多余的樹脂，然后進(jìn)入模具，進(jìn)展成型固化。 .(4)模塑及固化： 成為型材外形的浸膠加強(qiáng)資料進(jìn)入模具在模具中固化成型。模具的溫度

3、根據(jù)固化工藝過程進(jìn)展設(shè)計(jì)。主要根據(jù)樹脂在固化中的放熱曲線及物料與模具的摩擦性能。普通將模具分成三個不同的加熱區(qū)：預(yù)熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)，以控制固化速度。模塑及固化是拉擠成型工藝中最關(guān)鍵的部分，典型模具的長度范圍在5001500mm之間。模具出口與牽引機(jī)械之間要有一定的間隔。普通采用風(fēng)冷的方式冷卻型材。 .(5)牽引切割：牽引安裝可以是一個履帶型牽引機(jī)，它將固化型材從模具中拉出來，它普通應(yīng)具有10t以上的拉力。也可以用液壓拉拔機(jī)。 .6.6.2 拉擠成型設(shè)備 加強(qiáng)資料架；預(yù)成型導(dǎo)向安裝；樹脂浸漬安裝；帶加熱控制的金屬模具；固化爐牽引設(shè)備；切割設(shè)備。 .(1送紗安裝 作用 將無捻粗紗從安裝在紗架上

4、的紗筒中引出，經(jīng)過導(dǎo)紗安裝進(jìn)入浸膠槽浸膠。最簡單的送紗安裝是紗架。紗架構(gòu)造及大小取決于產(chǎn)品規(guī)格及所用紗團(tuán)的數(shù)量。紗架構(gòu)造根據(jù)需求可制成整體式或組合式。紗筒在紗架上可以縱向或橫向安裝.需求準(zhǔn)確導(dǎo)向時,通常運(yùn)用孔板導(dǎo)紗器或塑料管導(dǎo)紗器. .(2 浸膠安裝 浸膠安裝普通包括導(dǎo)向輥、樹脂槽、壓輥、分紗柵板、擠膠輥等。由紗架引出的玻璃纖維粗紗，在浸膠槽中浸漬樹脂，并經(jīng)過擠膠輥的加緊來控制樹脂含量。膠槽長度根據(jù)浸膠時間長短和玻璃纖維運(yùn)轉(zhuǎn)速度而定。膠槽中的膠液應(yīng)延續(xù)不斷地循環(huán)更新，以防止因膠液中溶劑揮發(fā)呵斥樹脂粘度加大，膠槽普通采用夾層構(gòu)造，經(jīng)過調(diào)控夾套中的水溫來堅(jiān)持膠液的溫度。擠膠輥的作用是使樹脂進(jìn)一步浸

5、漬加強(qiáng)資料，同時起到控制含膠量和排氣的作用。分柵板的作用是將浸漬樹脂后的玻璃纖維無捻粗紗分開。確保按設(shè)計(jì)的要求合理分布，.(3預(yù)成型模和成型模 1)預(yù)成型模 作用是將浸透了樹脂的加強(qiáng)資料進(jìn)一步均勻并除去多余的樹脂和排除氣泡，使其外形逐漸構(gòu)成成型模的進(jìn)口外形。如拉擠成型管材時，普通運(yùn)用圓環(huán)狀預(yù)成型模；制造空心型材時，通常運(yùn)用帶有芯模的預(yù)成型模；消費(fèi)異型材時，大都運(yùn)用外形與型材截面外形接近的金屬預(yù)成型模具。在預(yù)成型模中，資料被逐漸地成型到所要求的外形，使加強(qiáng)資料在制品斷面的分布符合設(shè)計(jì)要求。 .2)成型模具成型模具普通為鋼模，成型的內(nèi)外表應(yīng)加工的非常光滑并鍍鉻以降低外表摩擦力，降低牽引力，延伸模具

6、運(yùn)用壽命，使制品易脫模。 模具長度由固化時間和牽引速度來決議.芯模尾部大約200300mm處應(yīng)加工成 1/2001/300mm的錐度，以減少脫模時的阻力 成型模具按構(gòu)造方式可分為：整體成型模組合式成型模兩類.整體成型模其成型?？资怯烧w鋼材加工而成，普通適于棒材和管材，模外有加熱安裝。熱成型模前端裝有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，其目的是構(gòu)成低溫的預(yù)成型區(qū)，防止樹脂過早固化，影響下步成型。整體成型模.(4固化爐 在拉擠成型中，處于一定固化度的玻璃鋼型材拉出模具后，再進(jìn)入固化環(huán)境以保證制品充分固化所需的安裝。固化爐溫度要嚴(yán)厲控制并與牽引速度相順應(yīng)。固化爐的構(gòu)造取決于制品外形及幾何尺寸。設(shè)計(jì)時除思索固化爐構(gòu)造、

7、加熱方式外，還要便于拉擠操作。根據(jù)工藝要求，爐中溫度分段控制，爐體適當(dāng)保溫，并設(shè)有察看孔、控溫安裝和排風(fēng)安裝的安裝固定部位等。固化爐的加熱方法通常有電阻加熱或遠(yuǎn)紅外加熱。 .5牽引安裝 牽引設(shè)備是將固化的型材從成型模具拉出的安裝，它要根據(jù)拉擠制品種類來選擇牽引力的大小和夾緊方式。牽引機(jī)分為液壓機(jī)械式和履帶式兩種。牽引力普通為5O10OkN。 牽引速度通常采用無級調(diào)速，可以根據(jù)制品加工工藝要求而定，通常為0.l3m/min，假設(shè)采用快速固化配方，牽引速度可大幅度提高。.6切割安裝 切割是在延續(xù)消費(fèi)過程中進(jìn)展的。當(dāng)制品長度到達(dá)要求時，制品端部到達(dá)控制長度的位置普通采用紅外線控制器，控制器接通切割電

8、機(jī)電路，切割安裝便開場任務(wù)。首先是裝有橡皮墊的夾具，將制品抱緊，然后用合金刀具進(jìn)展切割。切割過程由兩種運(yùn)動完成，即縱向運(yùn)動和橫向運(yùn)動?？v向運(yùn)動是切割安裝跟隨制品同步向前挪動。橫向運(yùn)動是切割刀具的進(jìn)給運(yùn)動。切割過程中，刀具的磨耗非常嚴(yán)重。 .6.6.3 拉擠工藝用原料 1樹脂拉擠成型工藝運(yùn)用的樹脂主要有不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂等。其中不飽和聚酯樹脂運(yùn)用最多，技術(shù)上也最成熟，大約占總量的90%。普通來講，用于模塑料的不飽和聚酯樹脂都可用于拉擠成型制品。國外已消費(fèi)出拉擠制品公用的不飽和聚酯樹脂.為獲不同性能，改性酚醛樹脂、多種熱塑性樹脂也已運(yùn)用。.典型拉擠用不飽和聚酯樹脂配方 (消費(fèi)配方

9、)樹脂196 100份填料 輕質(zhì)碳酸鈣 5-15份脫模劑硬脂酸鋅 35份固化劑 過氧化物 1- 3份低收縮劑 PVC樹脂 5-15份顏料 0.1-1份.拉擠成型的環(huán)氧樹脂配方 根本配方：環(huán)氧樹脂 E-55 100份 脫模劑硬脂酸鋅 35份固化劑 590# 1520份增韌劑 1015份稀釋劑 適量 .2加強(qiáng)資料 拉擠成型所用的加強(qiáng)資料絕大部分是玻璃纖維，其次是聚酯纖維。碳纖維等高強(qiáng)度纖維 主要用于宇航、體育器材等。玻璃纖維中，用得最多的是無捻粗紗。所用玻纖都采用加強(qiáng)型浸潤劑。.6.6.4 拉擠工藝控制 拉擠成型工藝條件的控制對穩(wěn)定消費(fèi)和制品的質(zhì)量都有很大的影響，控制工藝條件主要包括浸膠時間、樹脂

10、溫度、模腔溫度、模腔壓力、固化速度、固化程度、牽引張力及速度、紗團(tuán)數(shù)量等。 .臥式拉擠成型過程表示圖.(1)浸膠時間： 浸膠時間是指無捻粗紗及其織物經(jīng)過浸膠槽所用時間。時間長短應(yīng)以玻璃纖維被浸透為宜，它與膠液的粘度和組分有關(guān)，普通對不飽和聚酯樹脂的浸膠時間控制在1520s為宜。.2成型溫度在拉擠成型過程中，浸漬了膠液的玻璃纖維和織物在穿越模具時受熱發(fā)生交聯(lián)反響，樹脂由線型液狀的物體逐漸變化成為體型的固態(tài)型材。這種變化必需是在進(jìn)入模具開場到進(jìn)入牽引機(jī)之前根本完成的。溫度以及引發(fā)劑等助劑的用量那么是最關(guān)鍵的。當(dāng)配方確定后，溫度是拉擠工藝控制的重點(diǎn)。 .模腔溫度用于拉擠的樹脂體系對溫度都很敏感，模腔

11、溫度的控制應(yīng)非常嚴(yán)厲。溫度低，樹脂不能固化 ；溫度過高，坯料一入模就固化，使成型、牽引困難，嚴(yán)重時會產(chǎn)生廢品甚至損壞設(shè)備。模腔分布溫度應(yīng)兩端高，中間低。.模溫控制普通把模具人為地分為三段，即加熱區(qū)、膠凝和固化區(qū)。在模具上運(yùn)用三組加熱板來加熱，并嚴(yán)厲控制溫度。樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，粘度降低。經(jīng)過加熱區(qū)后，樹脂體系開場膠凝、固化，這時產(chǎn)品與模具界面處的粘滯阻力添加，壁面上零速度的邊境條件被突破，根本固化的型材以均勻的速度在模具外表摩擦運(yùn)動，在分開模具后根本固化,型材在烘道中受熱繼續(xù)固化，以保證進(jìn)入牽引機(jī)時有足夠的固化度。.浸膠后的玻璃纖維經(jīng)過模具發(fā)生變化表示圖.模具加熱條件確定模具的加熱

12、條件是根據(jù)樹脂-引發(fā)劑體系來確定的。通用的不飽和聚酯樹脂，普通采用有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，設(shè)定的固化溫度普通要略高于有機(jī)過氧化物分解的臨界溫度。如采用協(xié)同引發(fā)劑體系，在促進(jìn)劑的作用下引發(fā)劑的引發(fā)固化溫度那么較低。引發(fā)劑的用量通常是經(jīng)過不飽和聚酯樹脂固化放熱曲線來確定的，而環(huán)氧樹脂的固化劑用量可以計(jì)算出來。.模具溫度控制 加熱區(qū)溫度可以較低，膠凝區(qū)與固化區(qū)溫度類似。溫度分布應(yīng)使固化放熱峰出如今模具中部靠后，膠凝固化分界點(diǎn)應(yīng)控制在模具中部。普通三段溫差控制在10-20左右，溫度梯度不宜過大。溫度的設(shè)定與配方、牽引速度、模具的尺寸、方式有親密的關(guān)系。 .模腔壓力 模腔壓力是由于樹脂粘性，制品與模腔壁間

13、的摩擦力，資料受熱產(chǎn)生的體積膨脹，以及部分資料受熱氣化產(chǎn)生的。因此，模腔壓力使制品在模腔內(nèi)行為的一個綜合反映參數(shù)。普通模腔壓力在1.78.6MPa之間。.3張力及牽引力 張力是指拉擠過程中玻璃纖維粗紗張緊的力?？墒菇z后的玻璃纖維粗紗不松散。其大小與膠槽中的調(diào)膠輥到模具的入口之間間隔有關(guān)，也與拉擠制品的外形、樹脂含量要求有關(guān)。普通情況下，要根據(jù)詳細(xì)制品的幾何外形、尺寸，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定。牽引力的變化反映了產(chǎn)品在模具中的反響形狀，它與許多要素，如:纖維含量、制品的幾何外形與尺寸、脫模劑、模具的溫度、拉擠速度等有關(guān)系。.4牽引速度 牽引速度是平衡固化程度和消費(fèi)速度的參數(shù)。在保證固化度的前提下應(yīng)盡能夠提

14、高牽引速度。. 工藝控制實(shí)踐是控制制品的固化條件，是非常重要的。.紗團(tuán)數(shù)量根據(jù)加工制品的構(gòu)造以及要求的性能，確定所用紗團(tuán)的數(shù)量和加強(qiáng)資料的種類以及排布方式。普通的玻璃鋼制品的玻璃纖維和織物的含量在40%-60%，采用合理的加強(qiáng)資料的含量和分布對于成型工藝和制品性能是非常重要的，要根據(jù)拉擠成型的制品要求和工藝條件來確定。 .6.6.5 拉擠工藝變量的關(guān)系 溫度、牽引速度、牽引力三個重要工藝參數(shù)中，溫度是由樹脂系統(tǒng)的特性來確定的，是拉擠工藝中該當(dāng)處理的首要要素。經(jīng)過樹脂固化體系的DSC曲線的峰值和有關(guān)條件，確定模具加熱的各段溫度值。拉擠速度確定的原那么是確定模內(nèi)溫度下的膠凝時間，保證制品在模具中部

15、膠凝、固化，出模具時具有一定的固化程度。牽引力的制約要素較多，如:它與模具溫度關(guān)系很大，并遭到纖維含量、制品的幾何外形與尺寸、膠液配方和拉擠速度的控制。 .6.6.6 樹脂預(yù)熱與制品后固化 樹脂進(jìn)入模具前進(jìn)展預(yù)熱對工藝是非常有利。一方面預(yù)熱使樹脂溫度提高，粘度下降，添加了纖維的浸潤效果，另一方面可以降低樹脂固化反響溫度，使產(chǎn)品外表優(yōu)良。并且為提高牽引速度發(fā)明了條件。在許多樹脂體系中，如環(huán)氧樹脂等都需求預(yù)熱。 .預(yù)熱的效果 預(yù)熱的效果還表如今使浸膠的纖維束內(nèi)外溫度梯度減小。由于在進(jìn)入模具后，由于樹脂和纖維的導(dǎo)熱系數(shù)都很小,由模具傳送給產(chǎn)品的熱量從產(chǎn)品外表到產(chǎn)品中心部分溫度呈梯狀分布，產(chǎn)品中心線的

16、溫度低于產(chǎn)品外表的溫度。假設(shè)提高拉擠速度，那么制品中心線和外表之間的溫度和固化度的滯后量都會添加。滯后量又會相反地隨著中心固化放熱的添加而減小，最后制品的中心溫度高于外表溫度，呵斥熱應(yīng)力對制品性能產(chǎn)生影響。要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)外均勻固化，減少熱應(yīng)力，樹脂應(yīng)該預(yù)熱。 .后固化不飽和聚酯樹脂的固化可以分為三個階段：凝膠階段、定型階段硬化階段、熟化階段完全固化階段。普通從拉擠消費(fèi)線下來的玻璃鋼型材是處于硬化階段，還需求將切割好的型材放到恒溫室中繼續(xù)固化一段時間，使型材的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。可以在50100恒溫室放置1530小時。 .拉擠制品能夠出現(xiàn)的外觀缺陷 鳥巢：普通是由于加強(qiáng)纖維分布不均勻，在模具入口處相

17、互纏繞，導(dǎo)致產(chǎn)品在模具內(nèi)破壞。它產(chǎn)生的緣由有:a.纖維斷了；b.纖維懸垂的影響；c.牽引速度過高；d.纖維粘附著的樹脂太多；e.樹脂粘度高；f.模具入口的設(shè)計(jì)不合理。.拉擠制品能夠出現(xiàn)的外觀缺陷質(zhì)量不穩(wěn)定性： 由于未固化的型材在模具內(nèi)粘附力忽然添加，導(dǎo)致型材在模具內(nèi)外表拉裂以致型材破壞。緣由分析:a.牽引速度過高；b.纖維被拉斷；c.配方問題；d.溫度控制問題。 .外觀缺陷 粘模： 未固化的型材與模具粘附，使產(chǎn)品拉擠破壞。緣由分析:a.纖維量小、填料參與量過多；b.內(nèi)脫模劑效果不好或用量太少；e.固化溫度不適宜。外表魚鱗狀：型材外表有魚鱗狀，光潔度差。緣由分析:a. 型材外表粘度太高，產(chǎn)生爬行

18、蠕動；b.脫離點(diǎn)超前于固化點(diǎn)；c.溫度與牽引速度調(diào)整。.外觀缺陷 型材擠壓變形：由于未完全固化，經(jīng)牽引機(jī)擠壓變形。分析其緣由: a.速度太快；b.溫度太低；c.模具太短；d.引發(fā)體系不適宜。 固化不均勻： 由于型材的內(nèi)部固化遠(yuǎn)滯后于型材外表固化，而引起產(chǎn)品出現(xiàn)內(nèi)部裂紋。緣由分析:a.預(yù)熱溫度低；b.產(chǎn)品太厚；c.制品構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理。.外觀缺陷制品有溝痕，不平： 產(chǎn)品的平面部分不平整，部分有溝狀痕跡。緣由a.纖維含量低，部分的纖維紗過少；b.模具劃傷制品。c.制品部分收縮過大。制品外流露紗： 含有外表氈，延續(xù)氈的產(chǎn)品的表層，經(jīng)常出現(xiàn)部分發(fā)白或露有白紗景象。緣由:a.紗和氈浸漬樹脂不完全，氈層過厚或的本身性能不好；b.有雜質(zhì)混入，在氈層間構(gòu)成氣泡；c.產(chǎn)品外表留樹脂層過薄d.樹脂量過少，浸膠不均勻；e.樹