知识点十模压、烧结成型ppt课件.ppt

第三单元 塑料的成型与加工,知识点十 模压、烧结成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),一、原理二、设备三、工艺四、工艺条件五、产生废品的类型、原因及其处理方法,知识点十 模压、烧结成型,2,第一部分 模压成型,第二部分 模压烧结成型,一、定义二、原理三、聚四氟乙烯的模压烧结成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),一、原理,模压成型,又称为压缩模塑或压制成型。主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。,粉粒状、纤维状的料,置于成型温度的型腔中,合模加压,成型固化,1.模压成型的定义,第一部分 模压成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.压缩模塑特点, 塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。, 模具是在塑件最终成型时才完全闭合, 压力通过凸模直接传给塑料,不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件,不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。,有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料), 生产周期长、效率低。, 操作简单，模具结构简单。,一模多腔,塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高。,可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件,没有浇注系统，料耗少,2.压缩模塑特点,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),二、模压设备,1.模压设备作用,2.模压设备的种类,按传动方式分,机械式压机：螺旋式压力机,液压机：水压机和油压机,提供所需的压力,开模顶件,合模,某些情况下也传递压缩过程中所需的热量,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),液压机按机身结构分,框架式 用于中小型压机,立柱式 用于大中型压机,2.模压设备的种类,二、模压设备,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.模压设备的种类,液压机按加压形式分,上压式：工作液缸位于上端，下部是固定工作台。,下压式：工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。,为了保证压缩模塑的正常进行，应选用适当的压机，并校核模具与压机的关系。,二、模压设备,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),三、工艺,模压前的准备,模压过程,模压后处理,预热和干燥,预压,嵌件的安放,加料,合模,排气,保压与固化,脱模,模具清理,整形去应力,修饰抛光,特殊处理,模压成型工作循环图,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。,三、工艺,1.模压前的准备, 预压,预压方法：,采用预压锭料的优点：,加料快而准确,降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少，不仅传热快且气泡少。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),生产过程复杂，实际生产中一般不进行预压。,三、工艺,1.模压前的准备,采用预压锭料的优点：,避免加料过程粉尘飞扬，改善劳动条件。,可提高预热温度，缩短预热和固化时间。,锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),三、工艺,1.模压前的准备,对压塑粉的要求：,预压条件：,颗粒最好大小相间压缩率（塑料锭料）宜为3.0左右含有润滑剂,压力：压力范围40200MPa,温度：室温或5090预压,原则：锭料的密度达到塑件最大密度的80%,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),三、工艺,1.模压前的准备, 预热和干燥,塑料成型前加热的目的：,干燥,预热,塑料成型前加热的方法：,高频加热,红外线预热,烘箱预热,热板预热,为压缩模提供热塑料,去除水分和挥发物,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),作为塑件中导电部分或使塑件与其它零件相连接的零件。,嵌件的安放,嵌件的安放要求位置正确、平稳,嵌件 ,常用嵌件有轴套、螺钉、螺帽、接线柱等等,大嵌件在模具装上压机后要先预热,三、工艺,1.模压前的准备,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.模压过程, 加料,加料的关键是加料量,定量的方法：,合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中间高四周低，便于气体排放。,容量法：方便但不很准,重量法：准确、麻烦,计件法：预压锭料，计数放入,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料), 合模,凸模触及塑料之后：减慢合模速度（利于排气）,凸模触及塑料之前：尽量加快合模速度（缩短周期，避免塑料过早固化）,加料后即可合模，合模时间一般从几秒到几十秒不等。,合模过程分为两个部分：,2.模压过程,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),合模后加压至一定压力，立即卸压，凸模稍微抬起，连续次。, 排气,排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量。,流动性好的塑料采用迟压法，即从 凸模与塑料接触到 压模完全闭合的过程中停顿1530秒。,塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作，以免移位或损坏。,方法：,目的：,2.模压过程,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),在成型压力与温度下保持一定的时间，使交联反应进行到要求的程度。,从压模闭合加压至卸压取出塑件所用的时间。, 保压与固化,欠熟,过熟,不足,过度,保压时间长短受塑料类型、预热情况、塑件形状 及压缩程度 的影响。,保压时间：,固化阶段的要求：,固化程度,2.模压过程,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料), 脱模,复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模,塑件脱模方法：,模外手动推出,推出机构机自动推出,2.模压过程,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),用铜铲或压缩空气清理，以免损模具外观, 模具清理, 整形去应力,在整形模中冷却,脱模后放入一定温度的油池或烘箱中缓慢冷却，或者进行退火处理,大型、厚壁件,对薄壁易变形件,2.模压后处理,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料), 修饰抛光, 特殊处理,二次加工：防潮、美观(电镀、喷涂),去飞边、毛刺、表面抛光,2.模压后处理,三、工艺,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),检查塑料质量,预压、预热、干燥,称 料,清洗嵌件，嵌件预热,清 理 压 模涂 脱 模 剂,放嵌件,加 料,合 模加热加压,排 气加热卸压,固 化保温保压,开 模卸压脱模,塑 件 整 形,去 应 力 处 理,塑件送至下一工序,模压成型工作循环,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),模压压力（成型压力）,模压温度（成型温度）,模压时间,四、工艺条件,要生产出高质量塑件，除了合理的模具结构，还要正确选择工艺条件。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1.成型压力, 指压缩塑件时凸模对塑料熔体 和固化时在分型面 单位投影面积上的压力（单位MPa）,成型压力,施加成型压力的目的：,使模具闭合，防止飞边,克服塑料在成型过程中产生的各种顶模力,使粘流态物质在一定压力下固化,使塑料充满型腔,四、工艺条件,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),A凸模与塑料接触部分在分型面上投影面积（mm）,计算公式：,p =,式中：, 成型压力（MPa）,b压力机工作液压缸压力（MPa）,D压力机主缸活塞直径（m）,成型压力与塑料种类、塑件结构、模具温度等因素有关。,1.成型压力,四、工艺条件,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料), 指压缩时所需的模具温度，对塑件质量、模压时间影响很大,成型温度,热固性塑料的模内温度高于模具温度,硬化速度慢、周期长，硬化不足；塑件表面无光；物理、力学性能差,模具温度,太高,树脂、有机物分解；塑件外层先硬化,高,成型周期短，生产率提高,过低,2.成型温度,四、工艺条件,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),指塑料在闭合模具中固化变硬所需的时间。与塑料品种、含水量、塑件形状尺寸、成型温度、压缩模具结构、预压预热、成型压力 等因素有关。,模压时间,塑件性能反而下降,模压时间,短,硬化不足，外观及力学性能差，易变形,过长,在保证塑件质量的前提下，应力求缩短模压时间。,3.模压时间,四、工艺条件,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),五、容易产生废品的类型、原因及其处理方法,制品必须通过检验方可认为成品。检验项目的多少须看对成品性能的要求而定，其类型大体可分为：（1）外观质量；（2）内应力的有无；（3）尺寸和相对位置的准确比；（4）与成品有关的物理机械性能、电性能和化学性能等。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),表1 常见缺陷、产生原因及解决方法,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),一、定义,模压烧结成型 又叫冷压模塑、冷压烧结成型，是将粉末状的物质冷模压成密实的各种形状的预成型品（锭料），然后将预成型品加热到高于其结晶熔点以上的温度，使树脂颗粒互相溶解，形成一密实的连续整体，最后冷至室温即得到产品。,第二部分 模压烧结成型,模压烧结的基本过程：. 室温加热高聚物至熔融态；. 冷却至室温。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),加热过程：温度升高，高弹态时，晶相与无定形相混合，颗粒之间形成接触。达到高聚物熔融温度时，晶体被破坏，转变成无定形相，结晶物质融化。采用烧结成型的聚合物黏度很大，熔融时分子间扩散、黏结，使连通的孔洞闭合，型坯变成一个连续的整体，由原来的乳白色变为透明。,二、原理,冷却过程： 冷却时，温度不断降低，当低于一次相转变点时，无定形相变为结晶相。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),PPL（对位聚苯酚）,聚四氟乙烯,模压烧结法主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等树脂的成型,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),1模压（冷压）烧结成型,三、聚四氟乙烯的模压烧结成型,原因：PTFE流动性差，若颗粒太大，则加料不均，密度不等开裂。,2工艺过程：（模压烧结）,树脂选择捣碎过筛加料冷成型烧结冷却,2.1 树脂选择,常用悬浮法聚四氟乙烯。,将粉状的PTFE冷压成所需形状的密实予制品，然后将予制品加热至熔点（327C）以上温度，使树脂颗粒相互熔结扩散而形成密实的连续整体，冷至室温后即得到制品。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2工艺过程：（模压烧结）,原因：聚四氟乙烯是一种纤维状的粉末，在储存或运输过程中，由于受压或振动，容易结块，致使冷料时加料发生困难，或者所压制成的型坯密度不均匀，甚至出现开裂现象。,2.2 捣碎过筛,在加料前必须将树脂捣碎，并用20目的筛子过筛,2.3 冷压成型：,2.3.1 加料,应一次加足物料。,原因：否则型坯有可能在加料的界面上分层或开裂，很难熔结为一体。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.3 冷压成型：,加压速度,A直径大的长制品：慢：5-10mm/分钟 ；B直径小的短制品：快：10-20mm/分钟。 压后不能损坏，否则很难补上。,压力选择（25-50MPa）,A压力过高时，颗粒易在模腔内滑动，以至出现裂纹。B压力过低时，制品不密实，机械强度低。,2.3.2 压制,. 加压形式 A加料完毕后应立即进行。 B缓慢加压，严防冲击。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.3 冷压成型：,压力选择（25-50MPa）,A压力过高时，颗粒易在模腔内滑动，以至出现裂纹。B压力过低时，制品不密实，机械强度低。,2.3.2 压制,保压时间： A. 直径大的长制品，时间长，10-15分钟。 B. 一般制品：3-5分钟。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),2.4 烧结：,烧结过程分为：升温，保温，冷却三个阶段,将预制品加热至熔点（327C）以上，并在该温度下保持一段时间，再升温至370-380C，使分散的单颗粒树脂熔融、扩散、烧结为密实整体。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),A升温速度 大制品慢：30-40C /小时（避免内外温差大） 小制品快：80-120C/小时（分散性：30-40C/小时） a升温太快，预制品膨胀不均，内应力，以至裂纹，“内生外熟”、分解。 b升温太慢时，生产周期延长。B升温时，应在327C保温一段时间。,原因：在这个温度下，线膨胀系数大。,2.4.1 升温过程： 将预制品由室温加热至烧结温度的过程。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),a. 悬浮法PTFE：385-395C。3905C 分散性PTFE：3705C。（因分子量小，热稳定性差）b. 热稳定性好：380-400C； 热稳定性差：365-375Cc. 厚制品，温度偏低（减小温差） 。t要长。,2.4.2 保温过程：,A保温温度：一般在Tm-Td间(327-415）。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),B保温时间： a. 烧结温度高，烧结时间短。 b. 烧结温度低，烧结时间长。 c. 热稳定性差，烧结时间短。,原因：树脂易分解，失光，气泡，裂纹等。,d. 厚制品，烧结时间长。（5-10小时）e. 制品薄而小，烧结时间短。（1小时左右）,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),A淬火：结晶度小，制品韧性好，断裂伸长率大，收缩率小，拉伸强度低，硬度低，刚性低。 B退火：结晶度大，表面硬度高，伸长率小，收缩大，拉伸强度高， 刚度大，耐磨性好。,. 冷却速率对结构和性能的影响：,2.4.3 冷却. 聚四氟乙烯的最大结晶温度为310-315C，260C以下结晶速率很小。,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),降温速度：,A. 大制品：5-15C /小时，（300、340C 保温）8-10小时。B. 中制品：60-70C /小时，（250C 取出）5-6小时。C. 小制品：应根据用途决定是否退（淬）火。,2.4.3 冷却,高分子材料专业 高分子成型加工技术(塑料),