塑料挤胀成型工艺及设备研制 (2001年)

塑料挤胀成型工艺是一种新型的塑料二次成型技术，该技术主要利用固相塑料在外力作用下产生塑性变形的特性，使管坯在内压作用下沿径向向外扩张。该工艺与传统的注射成型相比具有许多优点，如成型设备结构简单、模具结构简洁造价低、被加工物料不产生相变能耗少、适于生产端面尺寸相差较大的制品、对制品的断面尺寸适应性强、控制系统比较简单、工艺灵活，可通过控制挤压行程利用同一副模具成型各种管类制件等。此外，该技术还能够制造注射及其他方法无法得到或难于得到的较复杂的薄壁零件，对于生产批量较小的情况下，能大幅度降低生产成本。 在塑料挤胀成型工艺中，胀形介质的选择非常重要，它不仅决定了成型工艺和成型设备的复杂程度，而且对成型能力、成型制品的质量、生产效率和生产成本等都有很大影响。在选择胀形介质时，可以考虑刚性体、弹性体、塑性体和流体等四种方案。刚性体方案如分块凸模作胀形介质时，撤除外力后能方便地将介质从制品内取出，但其产生的力场分布不均匀，制品质量难以保证，不能得到较大的变形；采用流体如水、油等作胀形介质时，力场分布均匀，可得到较大的变形，但由于胀形压力大，密封十分困难；采用塑性体如低熔点合金、石蜡等作胀形介质时，力场分布均匀，能得到较大的变形，但胀形前的介质充填和胀形后的介质清理都比较麻烦；弹性体如天然橡胶、聚氨酯橡胶等则兼有流体和刚体的优点，不仅力场分布均匀，能得到较大的变形，而且在撤除外力后胀形介质能恢复原状，易于从制品中取出。 挤胀成型设备主要包括模具及液压系统两部分，液压系统的作用主要是提供足够的挤压力，足够的合模力以及平衡力。挤压力太小则不能使管坯产生塑性变形，挤压力太大则变形速度快，弹性体胀形介质寿命短。平衡力太小不能起到防止支管变薄的作用，平衡力太大则不利于形成支管。因此，挤压力和平衡力的大小必须可调。在成型过程中，通过挤压杆施加于管坯两端的挤压力必须满足对称和同步的要求，即在每个瞬时，管坯两端的挤压力大小相等，挤压杆的运动同步。 为了进一步研究和应用塑料挤胀成型工艺，研究人员唐立志、何亚尔未复华等人借助金属加工领域的挤胀成型技术，研制出了塑料挤胀成型工艺及设备。通过这一工艺，可以由塑料管坯直接成型各种管类制件，得到不同尺寸的制品。该技术能够充分利用挤出型坯的高生产率和低成本优势，制造注射及其他方法无法得到或难于得到的较复杂的薄壁零件。尤其在生产批量较小时，该技术能大幅度降低生产成本。 该技术的开发和应用，对于推动塑料工业的发展和提高塑料制品的生产效率具有重要的意义。随着科学技术的进步和工业需求的不断提高，塑料挤胀成型工艺在未来的应用领域将会越来越广泛，其重要性也将日益凸显。