真空反吸成型

所謂真空反吸成型,是將塑膠片材加熱到粘彈狀態,再通過真空吸引,與模具表面貼合,冷卻後獲得所求形狀的成型方法。真空反吸成型過程為:將塑膠板材加熱到一定溫度,然後將模具內抽真空,通過模具上的小孔形成負壓,板材在大氣的壓力下,貼在模具外壁,冷卻後成型。

簡介

吸塑成型實質是在片材被加熱(一般為輻射式加熱)變軟狀態下進行拉伸變形的行為,這樣張力與伸長就存在一定的關係,研究和掌握這一關係是吸塑成型技術的關鍵所在。

真空吸塑機組由上下加熱器、溫控器、承料板、壓料框、真空泵、真空腔、模具溫度控制機、冷卻裝置等組成,其中溫度調節有手動(電位器)和自動(PLC)兩種方法。配置電腦後,可更方便調試參數,並將各種參數儲存。當生產任何一種型號的零件時,只需將參數調出即可。

注意到加熱的溫度以原料熔融溫度(一次成型)的最低範圍為上限。這樣使原料分子既能自由流動,又不改變一次加工成型所賦予的形態。其次,不僅外觀上留下了吸塑前的形態殘餘,且材料本身內部也存在其殘餘。這樣吸塑時的形變由於是材料分子的熱運動(鏈段運動),所以變形時所需能量的一部分被儲積在原料內部,當把成型品(一次成型後的片材如PVC,ABS,PP等),再加熱時又會恢復到原來的形態,而表現出還原力,像這樣被凍結而又被還原的力是吸塑成型品所存在的一個特徵 。

真空吸塑成型工序

以下具體對於ABS樹脂的真空吸塑成型進行分析 。

(1)夾持

壓料框將ABS板固定在承料板上,保證在吹泡時板材邊緣不漏氣,壓料框的長寬尺寸根據板材尺寸決定,類型有:

①平壓,整個壓料框由厚20mm的鋼板組裝而成,特點是底部平面度及平面強度要高。缺點是需用銑、刨等加工設備再加工,製作成本高,當承料板彎曲變形後,無法均勻壓到板材上。

②點壓,象梳子形狀一樣,將板材壓住,可用無數螺釘固定在角鋼上形成一個方框,螺釘間距約50mm,壓板部位最好是帶尖狀,或用氣缸推動連桿機構,就象雙手彈鋼琴一樣將板材壓緊,分成數組,結構簡單,並能彌補平壓的缺點。

(2)加熱

①加熱方式

有紅外線加熱、電阻絲加熱等,目前先進的加熱是採用日本淺野公司的專利產品金屬加熱瓦,加熱時間極短,從常溫升到500℃ ,只需10s,所以調試比其他加熱瓦方便。加熱時,一般採用上、下同時加熱,目的是使材料上、下表面受熱均勻。加熱溫度的調節主要根據零件的形狀、厚薄來決定,當溫度調節的效果不明顯時,還可採用其他辦法,如在壓料框邊緣貼上鋁箔,將熱量反射到板材需加熱的位置上。加熱單元(紅外線發熱瓦)越小越好,每片發熱瓦採用單獨控制,溫度控制精確。

②加熱溫度

ABS板從軟化到成型溫度為127℃ ~ 180℃,其隨真空度和製品形狀而變化,用快速真空成型低牽伸製品時,成型溫度在140℃左右,深度較大的牽伸製品溫度約為150℃ ,只有較為複雜的製品才取上限成型溫度170℃。另外,發熱瓦易受電壓的波動而造成溫度波動,需配置穩壓電源,確保溫度恆定。

③加熱時間

板材越厚,加熱時間越長,但加熱時間要與加熱溫度對應,溫度低,加熱時間長;溫度高,加熱時間短。不能單純理解為靠提高加熱溫度來縮短加熱時間,提高生產效率。因為材料加熱溫度有一定範圍,另一方面,加熱時間長一點,對材料受熱均勻有好處,這一點對板厚度大於3mm以上的厚板,尤其是有輕微受潮的板材極為有效。

(3)成型

將加熱軟化的板材經吹泡進行拉伸,再置於吸塑模具上,板料與模具間形成密封,通過模具上的真空孔抽真空,形成負壓,板材被貼合在模具表面。

①吹泡:壓縮空氣經真空腔吹出,將受熱後的板材象吹氣球一樣,將材料均勻拉伸,吹泡高度一般為模具高度的2/3。

②輔助成型:有的製品形狀複雜,所以需配置輔助壓料框,對板材進行預成型。

③真空度:通常真空度控制在0.1MPa以上,為在很短時間內將模內空氣抽掉,需配置較大容積的真空罐。

④真空孔:一般直徑為0.5~1.2mm,真空孔大小和數量與板材厚度有關,板厚在1.5mm以下時選直徑0.5~0.8mm,板厚在3mm以上選直徑1.2mm。孔徑太大,吸塑後有真空孔痕跡,影響外觀。真空孔數量越多,成型越容易。

⑤抽真空時間視製件大小和板厚度而定,厚度為1.5mm時可控制時間為10s,厚度不小於3mm時,時間要25s左右,時間長,材料定型好。在生產時,抽真空可與冷卻同時進行。

⑥模具溫度:通過模具溫度控制機來控制,寬深比較小的部件如冰櫃門膽,模具溫度可控制在40~ 50℃ ;寬深比較大的部件如冷櫃內箱,溫度在80~ 90℃ ,特別是方形部件,如果四角處發皺,說明材料接觸模具後冷卻過快,須提高模具溫度,但最高不得超過95℃ 。

(4)冷卻脫模

板材定型後通過離心風機對工件進行冷卻,因為板材冷卻收縮,將模具包住引起脫模困難,此時將壓縮空氣通過模具真空孔進行反吹,使零件與模具分離,有時還可在模具表面噴脫模劑幫助脫模。

成型方法及成型影響因素

成型方法有凸模成型和凹模成型兩種。

凹模優點:內表面(A面)未與模具接觸,所以該表面光潔,適用於冰櫃、冷櫃的箱膽等用內表面作使用面的部件;另外,在保證內表面尺寸的前提下,板材厚度可減小,從而節約材料,成型也容易。缺點:模具尺寸參數不易掌握,模具內部尺寸擴大容易,縮小困難,吸塑時還需配置輔助成型工裝。

凸模優點:模具尺寸縮小容易,B面光潔,適用要求B面露在外面的零件。缺點:材料厚度比凹模成型要厚,材料拉伸大,A面粗糙,而冷櫃冰櫃內膽,或浴缸等要求A面光潔。

成型製品缺陷及對策

(1)製品表面起泡點:材料受潮,需在100℃溫度下對其加熱約5h。

(2)製品表面起網點:材料加熱溫度過高,或材料拉伸太大。

(3)製品厚薄不均:加熱溫度不均勻或吹泡不夠,材料局部拉伸太大。

(4)製品成型不良:

①真空度不夠,材料與模具間未密封而漏氣,材料不能很好貼在模具上;

②模具設計製造問題,如結構不合理,特別是死角部位真空孔堵塞或數量不夠或孔徑太小。

(5)製品局部起皺:特別是在死角處最為明顯,可能是該部位模具溫度低。解決辦法是將模具溫度提高或在死角處增加真空孔。

(6)製品局部起筋條:主要出現在台階部位,吹泡太高,或該部位加熱溫度高,可用輔助壓料框將筋條部位進行預定位,避免吹泡過大。

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