压塑和压铸工艺

彼岸花开

近年，压塑工艺应用于热固性掺混料，如脲醛塑料、酚醛树脂、环氧树脂、蜜胺树脂和橡胶中。尽管有一些材料可注射成型，但采用压塑工艺仍非常普遍。压铸用材料较压塑用材料要求可塑性更软。许多热固性材料具有高抗冲级(1.0ft一lb)和良好缺口冲击强度的保持性，只有在极限压力下才会流动。

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6 X% \) k- S' A" b热固性材料的压塑成型的明显优点是系统简单。将材料置入一加热型腔，保压至所要求团化时间。因工艺过程简单，费用少。添加剂和增强剂无规则，并能得到较好强度。由于无浇口和流道，不浪费材料，模具几乎也不用维修。零件的统一性好，无铸口和流痕，减少了修饰成本。根据制品结构和所用的塑料应用特点，可采用全压式模具、半压式模具和闭模(可参见有关压塑模具方面的文章)。
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设备：简单也是压塑设备的主要特点。两半压板结合在一起，加温，加压，将材料制成预定形状。多数压塑过程采用液压操作；也有采用气动操作的。上下两压板在压力之下在4个角柱上上下移动。根据压塑设备的大小，压力一般为20—1000吨。压板的大小一般为8英寸2到5英尺2。
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在加料和固化以后的脱模方面存在不同自动化程度，常用最现代的液压机进行。以前的简单系统有温度控制、压力控制、停压控制和时间控制。现代设备采用更高级的微处理机控制。对于较薄的制品，在板中可用加热筒或带式加热器。对较深的制件，需要用筒形电加热器、蒸汽加热或热油系统加热。有数种用于压塑中的加热体系：用蒸汽加热模温均匀，但加热温度限在350°F以下；套筒加热或其它加热(加热盘管、加热带等)比较干净，易于保养，用得比较普及；热油加热，由于加热介质循环稳定，所以加热均匀。现在又有许多新加热方法，热水加热，类似于热油加热，加热介质一水一气体燃烧连续循环，可提供更高的压塑温度。

6 R8 B; m# t/ _$ b" U7 `0 n增强改性高分子材料工业发展迅速，要求压塑工业有新改进。模塑增强塑料用两个模具：阳模(模塞)和阴模(模腔)。当模具充满增强材料时，对模的两半热模具闭合，然后加热、加压固化得到产品。相配合的模具复杂性变化很大，可用铝、塑料或钢制做。
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# C3 f  ~; [5 X/ o" B轻质材料制做起来比较便宜，一般用于短期生产如“冷模塑”。冷模塑用室温固化树脂，但仍使用模具和压塑液压机。长期生产用硬化钢模具比较合算，对截坯口可提供较好的剪切性能和优良的光洁度。这些压塑钢模采用机械上适配的截坯口，通常面对合模区。用这种对模的金属模具，其制品表面均匀，光洁度好。闭模工艺用于压塑成型、压铸成型、注射成型及一些可冲压的增强复合材料。
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一些热塑材塑料可压塑模塑，但一般还是用预掺混的热固性树脂如BMC(预制整体模塑料)、SMC(片料成型模塑料)、TMC(厚模塑料)、毡片成型等。

0 ]  Q) U0 M" ?3 k% m6 C5 S/ o9 p毡片成型有时叫湿成型复合材料，在液压机的作用下将增强材料和树脂结合在一起。经常在模中放置毡片，将树脂倾倒在加强材料上。在加压过程中树脂充满模腔时加强材料固定不动。
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' D% \+ ^$ }+ L1 k# {, {  d' H若制件有严重的异形或斜度，有必要进行预成型。多数毡片和预成型制州在投影面积上需要加 150—200磅／英寸2的模压力。

1 r4 b3 q1 q2 u% X  T预掺混料，如SMC，预浸树脂，填料、催化剂和增强料切割成一定大小队片状，再加入热的模具中(一般300—400°F )，在1000～2000磅／英寸2压力下模塑。
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- d" X/ a2 C' h用于SMC的较新的压塑设备的总循环周期可少于一分钟(从头到尾)。已经发展了用特殊的液压装置推回压塑机中料筒，自动控制压板的水平度。
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增强塑料，如 SMC，用金属对模压塑光洁度好，这对制件的表面很重要。在加工时有时出现纤维状的收缩。

用内模涂层的方法可改进表面光洁度。BMC的压塑过程是最老的预掺混后的模塑过程之一。
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填料(木屑、矿物料、纤维素等)的掺混混合是在叶片形的混合器中进行的。将一批料装入300～400°F的模具中．在500磅／英寸2压力下模塑。因用料廉价，所以原料成本低。不过由于在模塑过程中纤维的定向性降低了机械强度。
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( g- i" @' O6 U; ^5 `3 K高速压塑，即增强热塑性塑料片材的冲压，用途广泛。玻璃毡片和聚丙烯相配合用于可冲压的塑料，其循环周期 低于40秒。生坯送至对流炉中加热。加热以后，毛坯放入压塑模具中，这一过程用新的压塑机速度可达1400英寸／分钟。以 75英寸／分钟(比 SMC的压塑过程快约3倍)加压进料。根据市场的要求，有些新的可冲压塑料，表面光洁度好，并且具有可涂布性。模塑压力一般1吨／英寸2。传统的压塑工艺近几年一直呈增长的趋势。在空间技术和国防方面的应用正在使这种工艺向其难点冲击。
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在SMC、BMC、TMC、热塑性片材的 冲压、增强材料的掺混和压塑机械方面 的发展迅速增长，以适应工业的新要求。
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一些先进的掺混料的压塑主要是在空间技术和国防应用方面发展迅速。工具和模具的新概念及高温(达1200°F)模塑机，使石墨一碳纤维复合材料得以发展，代替了现有的金属铸件。
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高温硅树脂正用作高压介质。复合材料做的片层用于压塑模中。现在，材料和生产成本已使该工艺更加适于空间技术市场，这类硅树脂也很快转向汽车领域。

2 ]1 l# S" X& |  Y压铸

# |: p2 r1 t8 Q. m8 H) Q在压铸工艺中，热固性树脂料加入一单独的料腔，常叫料槽，然后强制送入一个或多个闭模中进行聚合(固化)。

  C6 m& ^: g: B5 I. I0 R: J料道，也叫注道和流道，使物料从料槽流向模腔，进入模腔之前经过限流器或浇口。很多模腔具有单一料槽。料腔中的空气被进来的物料所置换，并通过一特别放置的排气口排出。

当物料置入料槽中时，在一紧凑的测量装置中测料量，然后预热到接近聚合温度。一次只加入足够一次的注塑量。
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将预热的原料送出料槽的力再将其送往一注料器，该注料器紧接装在料槽上，以防止从活塞和料槽边之间的缝隙中漏料。通常将密封套卡进注料器以进一步防漏。
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2 E. C' ]) z7 f$ y2 G  x; a料槽、注料器、浇口、流道和模腔的表面维持可使原料迅速固化的一定温度，根据物料性质、模具的设计和制件的几何形状该温度为280～380°F。
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在压铸物达到固化期的终点时，将该次完整的压铸物进行脱模，包括脱除浇口、流道、注道和料槽中形成固化料垫(叫做残料)。

在压铸中，物料的预热很重要。冷料流动缓慢，先进入模腔的料尚未到其终点，即可能聚合。若发生上述情况，产品质量低劣，不仅是外观，也体现于机械性能。有些例外，如一次注射量很少，或一些低粘度的物料。可用加热灯或炉子加热，但有效而常用的方法是用专为塑料模塑制做的介电加热器。
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现在也常用热固性材料的螺杆式塑化加热。

这种设备可以与模塑设备结合在一起，也可以是独立的，具有减少体积和对进料量测定准确的优点，在其它系统中必须与预成型相结合。

压铸模的种类

“整体料槽压铸”一词最先被使用，是因为料槽和注料杆是作为模具的整体做在一起的。最常用的是圆形料槽，也可能用其它形状的以适应特殊浇口的要求，以少产生废料。

一种简单的压塑型压机可和压铸机一起使用。整体料槽模框是料槽在中间的三板型的。送料注杆安装在模框的顶部，模腔在底部。
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料槽占的面积至少比模腔段中总合模面积(与塑料材料接触的水平面)大10％。这样可防止多余的合模力引起模子溢料。

材料固化以后，通过移动脱模杆的压力将制件脱模，但废料和注道残料仍被一个或多个模塑的“鸽尾”保持在注料杆的底部。

8 v: r# H8 D. X  w/ f用木杆或软锤除去废料和的进行清模。
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% _+ W0 E  m# M8 P5 t在用单料槽产生大的废料时，有时可用双料槽向多模腔供料。这时，尽管两份料槽的重量尽稍微不等，仍需用一横板去平衡每一料槽中的压力。
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0 x1 t; Z( ?7 l" ~% K, d8 E, R压料杆式压铸模具也叫注料杆式模具，它用一辅助压力柱塞强迫注料杆进入料槽(或料筒)，从料槽中将料取出移到模腔中。压铸压力和压铸速度容易控制，与合模压力无关。
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压料塞式压铸模具中料槽的大小(决定废料的大小)只需要大到和深到足以满足正好加料量即可。
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% p/ Q, t" A; u5 B/ h- F7 t" d; s最大料槽面积由压铸机的辅助柱塞给予的力(以吨计)和被3．5整除来确定。这可保证3．5吨／英寸2的压力用作模塑压力，对于大多数压铸级料的配方，该压力是足够的。

' Z0 ^9 a# l, h2 [6 M& X- S% I* e# C辅助柱塞通常装在较上部的固定压板的上面，向下作用。冲压柱塞使下模板向上移动闭模。当模夹紧以后，原料装入料槽，辅助柱塞施加力。合模柱塞和辅助柱塞施加的力比，一般为3：1或4：1。
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1 z  U8 b) n0 a) h, ]料固化后，辅助柱塞退回，压铸机打开。模塑制件、废料、流道冷料同时被脱模杆送出。

, T4 u3 z/ f! j这种铸塑模的一种变形是三板注料杆式压铸模具，其中有一浮动的流道板将物料分配到直接向模腔供料的料道中。

: Q. j* M+ r3 b: Y5 _该法适用于合模线不能开流道的地方，或在合模线平面上移动型芯、制件非常不规则而十扰侃迈布置的地万。
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特殊设计的压铸机有以下几种类型：
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1)底挤料杆压铸模具装在压铸机中，其中辅助柱塞安装在主合模柱塞中，若一个或多个压铸单元之间有足够的空间，则该辅助柱塞安装在下压板上。这种方法的优点在于，模具打开时可向料槽中装料。这种设计比在向料槽装料之前等待闭模的设计稍快。并且辅助柱塞的冲程可缩短，每一循环可节约数秒钟的时间。用上述压铸机可用顶柱塞注料杆式压铸模具，但预压料锭要对准，以保证材料很好地进人料槽，否则闭模困难。
) z' c3 [) @4 Y, }; q& a2)带有向多个料槽供料的多辅助柱塞的压铸机，具有可充多个模腔、不产生废料和不需要效率低的长而弯曲的流道。
! @- L" f7 E$ y' ], ^- C3 K( s5 `4 [3)小型的用粉料的压铸机可自动压铸，可以水平操作也可垂直操作，有与合模柱塞垂直的辅助柱塞，用于原料的合模线注料。
8 y# P) V$ [/ a* d" x3 H# U4)对预制整体模塑料(BMC)，通常为玻璃纤维填充的聚酯，有水平式压铸机，带有供料附件可将料压实，再送往压铸料筒。
5)压铸机是热固性树脂注塑模塑机的原型。这种机器将螺杆塑化和预热模具结合在一起。
预热后的料送往模塑合模线处或紧格有模县下面的庆铸料筒中。