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3D打印技术之FDM(熔融挤出成型)[范文模版]第一篇:3D打印技术之FDM(熔融挤出成型)[范文模版]3D打印技术之FDM(熔融挤出成型)熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。这种工艺不用激光,使用、维护简单,成本较低。用蜡成形的零件原型,可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC,PC/ABS,PPSF等更高强度的成形材料,使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速,目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30%。适于三维打印机的特点不使用激光,维护简单,成本低:价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高,便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。塑料丝材,清洁,更换容易:与其他使用粉末和液态材料的工艺相比,丝材更加清洁,易于更换、保存,不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。后处理简单:仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后,原型即可使用。而现在应用较多的SL,SLS,3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤,并且需要进行后固化处理,需要额外的辅助设备。这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染,二是增加了几个小时的时间,不能在成型完成后立刻使用。成型速度较快:一般来讲,FDM工艺相对于SL,SLS,3DP工艺来说,速度是比较慢的。但针对三维打印应用,其也有一定的优势。首先,SL,SLS,3DP都有层间过程(铺粉/液,挂平),因而它们一次成型多个原型是速度很快,例如3DP可以做到一小时成型25mm左右高度的原型。三维打印机成型空间小,一次多成型1至2个原型,相对来讲,他们的速度优点就不甚明显了。其次三维打印机对原型强度要求不高,所以FDM工艺可通过减小原型密实程度的方法提高成型速度。通过试验,具有某些结构特点的模型,最高成型速度已经可以达到60立方厘米/小时。通过软件优化及技术进步,预计可以达到200立方厘米/小时的高速度。快速塑料零件制造材料性能一直是FDM工艺的主要优点,其ABS原型强度可以达到注塑零件的三分之一。今年来又发展出PC,PC/ABS,PPSF等材料,强度已经接近或超过普通注塑零件,可在某些特定场合(试用,维修,暂时替换等)下直接使用。虽然直接金属零件成型(近年来许多研究机构和公司都在进行这方面的研究,是当今快速原型领域的一个研究热点)的材料性能更好,但在塑料零件领域,FDM工艺是一种非常适宜的快速制造方式。随着材料性能和工艺水平的进一步提高,我们相信,会有更多的FDM原型在各种场合直接使用。第二篇:3D打印快速成型技术特种加工论文题目3D打印快速成型技术姓名专业班级学号3D打印快速成型技术摘要:本文主要介绍了特种加工中3D打印快速成型技术,首先介绍它的加工原理,然后分析它的特点、加工方式,然后说明其在实际生产中的主要应用以及发展方向。关键词:特种加工技术,3D打印快速成型,特点,应用。Abstract:Thisarticlemainlyintroducedthespecialprocessingof3dprintingrapidprototypingtechnology,introducesitsprocessingprinciple,andanalyzesitscharacteristics,processingmethods,andthenexplainthemainapplicationinpracticalproductionandthedevelopmentdirection.Keywords:Specialprocessingtechnology,3dprintingrapidprototyping,characteristics,application.一、引言3D打印(3DPRINTING)即3D打印技术,又3D打印制造是20世纪80年代才兴起的一门新兴的技术,是21世纪制造业最具影响的技术之一。随着计算机与网络技术的发展,信息高速公路加快了科技传播的速度,产品的生命周期越来越短,企业之间的竞争不再只是质量和成本上的竞争,而更重要的是产品上市时间的竞争。因此,通过计算机仿真和3D打印增加产品的信息量,以便更快的完成设计及其制造过程,将产品设计和制造过程的时间周期尽量缩短,防止投产后发现问题造成不可挽回的损失。3D打印技术是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状的三维实体的技术总称。简单的讲,3D打印制造技术就是快速制造新产品首版样件的技术,它可以在没有任何刀具、模具及工装夹具的情况下,快速直接的实现零件的单件生产。该技术突破了制造业的传统模式,特别适合于新产品的开发、单件或少批量产品试制等。它是机械工程、计算机CAD、电子技术、数控技术、激光技术、材料科学等多学科相互渗透与交叉的产物。它可快速,准确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或零件,以便进行快速评估,修改及功能测试,从而大大缩短产品的研制周期,减少开发费用,加快新产品推向市场的进程。自从美国3D公司在1987年推出世界上第一台商用快速原形制造设备以来,快速原形技术快速发展。投入的研究经费大幅增加,技术成果丰硕。原形化系统产品的销量高速增长。在这方面美国,日本一直处于领先地位,我国在这方面起步较晚,但是奋起直追,开展研究并取得一定成果,国内也有些成熟的产品问世,他们正在各种生产领域上发挥着作用。二、打印系统的工作原理3D打印技术是一种逐层制造技术,它采用离散/堆积成型原理,其过程是:先得到所需零件的计算机三维曲面或实体模型;然后根据工艺要求,将其按一定厚度进行分层,将原来的三维模型变成二维平面信息,即离散过程;再将分层后的数据进行一定的处理,加入加工参数,产生数控代码;在微机控制下,数控系统以平面加工方式,有序地连续加工出每个薄层,并使它们自动粘接而成型,从而制造出所需产品的实物样件或成品,这就是材料的堆积过程。已知自由曲面CAD模型,如果使用传统的方法和数控机床进行加工,那么复杂的自由曲面,成本高,效率低。近年来,3D打印即广泛的被运用于工业生产中。各种3D打印技术的过程都包括CAD模型建立、生成STL文件格式、3D打印制作、模型分层切片和后置处理五个步骤。三、打印过程(1)三维设计三维打印的设计过程是:先通过计算机建模软件建模,再将建成的三维模型“分区成逐层的截面,即切片,从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器,其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。(2)切片处理打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如ObjetConnex系列还有三维Systems'ProJet系列可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时到数天,根据模型的尺寸以及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数个小时,当然其是由打印机的性能以及模型的尺寸和复杂程度而定的。传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而三维打印技术则可以以更快,更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。(3)完成打印三维打印机的分辨率对大多数应用来说已经足够(在弯曲的表面可能会比较粗糙,像图像上的锯齿一样),要获得更高分辨率的物品可以通过如下方法:先用当前的三维打印机打出稍大一点的物体,再稍微经过表面打磨即可得到表面光滑的“高分辨率”物品。有些技术可以同时使用多种材料进行打印。有些技术在打印的过程中还会用到支撑物,比如在打印出一些有倒挂状的物体时就需要用到一些易于除去的东西(如可溶的东西)作为支撑物。四、打印造型法主要种类(1)利用激光固化树脂材料的光造型法(Stereolithography)。在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复不已,直到整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面,取出工件,进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。激光立体造型制造精度目前可达±0.1mm,主要用作为产品提供样品和实验模型。光敏树脂选择性固化快速成型技术适合于制作中小形工件,能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。主要用于概念模型的原型制作,或用来做简单装配检验和工艺规划。(2)粉末材料选择性烧结(SelectedLaserSintering)是一种快速原型工艺,简称SLS。粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉等与粘结剂的混合粉)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。在开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,并保持在粉末的熔点一下。成型时,送料筒上升,铺粉滚筒移动,先在工作平台上铺一层粉末材料,然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,在铺上一层粉末,进行下一层烧结,如此循环,形成三维的原型零件。最后经过5-10小时冷却,即可从粉末缸中取出零件。未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件,当烧结工序完成后,取出零件。粉末材料选择性烧结工艺适合成型中小件,能直接的到塑料、陶瓷或金属零件,零件的翘曲变形比液态光敏树脂选择性固化工艺要小。但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结,加上工作室需要升温和冷却,成型时间较长。此外,由于受到粉末颗粒大小及激光点的限制,零件的表面一般呈多孔性。在烧结陶瓷、金属与粘结剂的混合粉并得到原型零件后,须将它置于加热炉中,烧掉其中的粘结剂,并在孔隙中渗入填充物,其后处理复杂。粉末材料选择性烧结快速原型工艺适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。由于它可采用各种不同成分的金属粉末进行烧结、进行渗铜等后处理,因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能,但由于成型表面较粗糙,渗铜等工艺复杂,所以有待进一步提高。(3)熔融造型法熔融造型法(FDM)。工作时直接由计算机控制。喷头挤出热塑材料并按照层面几何信息逐层由下而上制作出实体模型。FDM技术的最大特点是速度快(一般模型仅需几小时即可成型)、无污染,在原型开发和精铸蜡模等方面得到广泛应用。FDM生产可选成型材料种类较多,原材料费用低,因而的到广泛的应用。但是FDM也有其固有的缺点。精度低,热融制造中很难控制精度,难以制造结构复杂的构件,且材料的制造是处于熔点附近,因而构件的强度小,也不适合制造大型的制件,这些特点都限制了FDM的应用范围。(4)热可塑造型法(SLS)。该方法是用2CO激光熔融烧结树脂粉末的方式制作样件。工作时,由2CO激光器发出的光束在计算机控制下,根据几何形体各层横截面的几何信息对材料粉末进行扫描,激光扫描处粉末熔化并凝固在一起。然后,铺上一层新粉末,再用激光扫描烧结,如此反复,直至制成所需样件。五、3D打印制造特点3D打印技术突破了“毛坯→切削→加工品”传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种利用的薄层叠加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,3D打印加工至少具有以下特点:(1)可迅速制造出具有自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等,这些利用传统工艺很难加工的,从而大大降低了新产品的开发成本和开发周期。在时间尤其重要的今天,它可以为企业节省大量的研发时间。(2)它属于非接触加工,不需要切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。只需要一套特定的设备,工序简单,没有传统加工的烦琐的工序。传统的加工中每一个工序都需要机床等复杂加工设备,且加工过程复杂,对操作人员的技术要求很高。(3)无振动、噪声和切削废料。可以为企业节省宝贵的试制原料,简化生产。传统的制造中由于多是机械制造,噪音较大。且加工时边角料多。造成资源的浪费。(4)可实现完全自动化生产。操作可以由电脑控制,无需人的过多干预。真正实现了自动化。(5)加工效率高,能快速制作出产品实体模。精度高,生产的产品质量好。(6)3D打印技术在产品开发中的关键作用和重要意义是很明显的,它不受复杂形状的限制,可迅速地将示于计算机屏幕上的设计变为进一步评估的实物。根据原型,可对设计的正确性、造型的合理性、可装配性和干涉性,进行具体的检验。通过原型的检验可使开发产品中的风险减到最底的限度。六、主要限制因素(1)材料限制:虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印,但无法实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外,打印机也还没有达到成熟的水平,无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。虽然研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展,但除非这些进展达到成熟并有效,否则材料依然会是3D打印的一大障碍。(2)机器限制:3D打印技术在重建物体的几何形状和机能上已经获得了一定的水平,几乎任何静态的形状都可以被打印出来,但是那些运动的物体和它们的清晰度就难以实现了。这个困难对于制造商来说也许是可以解决的,但是3D打印技术想要进入普通家庭,每个人都能随意打印想要的东西,那么机器的限制就必须得到解决才行。七、3D打印技术成型主要应用应用领域:3D打印机的应用对象可以是任何行业,只要这些行业需要模型和原型。以色列的Stratasys公司认为,3D打印机需求量较大的行业包括政府、航天和国防、医疗设备、高科技、教育业以及制造业。八、结束语最近两年,3D打印技术概念引起了国内外政府、军方、企业的高度重视,但其实3D打印技术已经发展有30余年。美国著名智库高德纳(Gartner)公司2012《高德纳新兴IT技术显示度周期特别报告》认为,3D打印技术正处于高循环曲线显示度顶点。预计该技术在未来2~5年内到达生产力成熟期。然而,通过分析发现,3D打印技术却很难取代传统制造工艺,在军事领域的应用主要集中在对受损部件的修复、复杂结构部件的生产以及小批量部件生产等方面,与传统制造工艺形成了较好的互补关系。例如,美国计划使用3D打印技术在太空空间站上。参考文献:[1]3D打印(简介、原理及技术).designspark.2013-10-29.[2]颜永年,张人佶.快速制造技术的发展道路与发展趋势[J].电加工与模具,2007,2:25-29.[3](美)胡迪·利普森梅尔芭·库曼.3D打印:从想象到现实.2013年4月[4]王运赣.3D打印技术(修订版).2014-07-01[5]杨继全.3D打印:面向未来的制造技术.2014年02月[6]白基成,刘晋春,郭永丰,杨晓冬.特种加工.2013.05References:[1]3dprinting(introduction,principleandtechnology).Designspark.2013-10-29.[2]yongnianyan,zhangJi.Thedevelopmentandtrendofdevelopmentofrapidmanufacturingtechnology[J].Electricprocessingandmould,2007,2:25to29.[3](America)woody,lipsonMELba,Manhattan.3dprinting:fromimaginationtoreality.InApril2013.[4]WangYunjiangxi.3dprinting(revisededition).2014-07-01.[5]ji-quanYang.3dprinting:manufacturingtechnologyforthefuture.02,2014.[6],BaiJiLiuJinchunGuoYongfeng,jackYang.Specialprocessing.2013.05.第三篇:快速成型之熔融沉积造型基本原理和系统组成快速成型之熔融沉积造型基本原理和系统组成湖南华曙高科快速成型专业人员分析丝状材料选择性熔覆(简称FDM),又称熔融沉积造型。FDM快速模型工艺是一种不依靠激光作为成型能源,而将各种丝材加热熔化的成型方法。此工艺通过熔融丝料的逐层固化来构成三维产品,以该工艺制造的产品目前的市场占有率约为6.1%。研究FDM的主要有Stratasys公司和MedModeler公司。此外,清华大学推出了MEM机型。FDM成形的基本原理:FDM工作原理类似于标花蛋糕的制作。1.丝状热塑性材料材料由供丝机构送进喷头,在喷头中加热到熔融态。2.熔融态的丝状材料被挤压出来,按照计算机给出的截面轮廓信息,随加热喷头的运动,选择性地涂覆在工作台的制件基座上,并快速冷却固化。3.一层完成后喷头上升一个层高,再进行下一层的涂覆,如此循环,最终形成三维产品。湖南华曙高科快速手板分析FDM快速成形的系统是由硬件系统,软件系统和供料系统组成。其中,硬件系统由机械系统和控制系统组成,软件系统由几何建模和信息处理组成。硬件系统:(1)机械系统相互独立。运动单元只完成扫描和喷头的升降动作,且运动单元的精度决定了整机的运动精度。加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。成形室用来把丝状材料加热到熔融态,材料室用来储存FDM用的材料。(2)控制系统。由控制柜与电源柜组成,用来控制喷头的运动以及成形室的温度。软件系统:(1)几何建模单元是设计人员借助三维软件,如Pro/E,UG等,来完成实体模型的构造,并以STL格式输出模型的几何信息。(2)信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算,数控代码生成和对成形系统的控制。如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话,先由计算机设计出支撑结构并生成支撑,然后对STL格式文件分层切片,最后根据每一层的填充路径,将信息输给成形系统完成模型的成形。供料系统:由马达驱动橡胶辊子,从而将丝料送入成形喷头。本文由湖南华曙高科手板模型小编整理完成第四篇:PVC棺材挤出成型工艺PVC棺材挤出成型工艺摘要:主要讲述了PVC棺材的挤出成型中应注意的事项,以及PVC棺材的生产工艺流程和生产线设备等。关键词:熔融、混炼、共聚、共混一、PVC的结构和性能1、结构PVC是使用最广泛的塑料之一,PVC材料是一种非结晶性材,树脂分子链中大多数是头-尾结构,只有少数的头-头结构和尾-尾结构。工业生产的PVC的聚合度在500-2000之间。2、性能PVC是无毒无臭的白色粉末。PVC塑料的密度为1.40g/cm3,加入增塑剂和填3料的PVC塑料的密度通常为1.15-2.00g/cm,玻璃化温度87℃,熔点160-212℃。PVC塑料的力学性能取决于聚合物的相对分子质量、增塑剂及填料的含量。一般情况下,填料含量增加,其拉伸强度降低。未加增塑剂的PVC是硬质塑料,填加增塑剂后,柔软性、伸长率、耐寒性增加,玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度等均降低。PVC在65-85℃开始软化,170℃以上成黏流状态,140℃即开始少量分解,随温度升高分解速度增加,190℃以上大量放出HCL气体。PVC的含氯量高达56%,因而具有阻燃性和自熄性;而且具有良好的介电性能,是优良的电绝缘材料。此外,PVC是一种热稳定性较差的聚合物,在光和热的作用下能逐渐分解放出HC1,同时在力、氧、臭氧、氯化氰以及某些活性金属(如铜、锌等)离子存在下,使降解速度大大加快。PVC脱除HC1后在主链上形成共轭双键,树脂的颜色发生变化。由于PVC热分解时放出HC1,而放出的HC1又对PVC的降解起催化作用,进一步加快其降解速度,因此,往往要加入某些碱性物质作为稳定剂,以防止PVC热降解。尽管如此,RPVC的熔体流动性仍然较差,需要较大的注射压力,同时为避免出现熔体破裂现象,在成型中宜选用低速注射。PVC吸水性较小,通常在0.1%以下,对要求不高的制品,成型前可不干燥。为减少PVC加工过程中分解出的HC1气体对设备和模具的腐蚀,设备和模具必须选择防腐的金属材料,并做好相应的防腐工作。二、PVC材料改性PVC具有优异的化学稳定性,它对大多数的无机酸和碱是稳定的,但在浓的硫酸、硝酸和铬酸的作用下发生降解。在硬质PVC(PVC-U)中,为了改善PVC的热稳定性、润滑性、增韧性及外观质量等,应加入各种助剂。提高PVC塑料性能的主要途径是寻找合适的稳定剂、增塑剂、填充剂等助剂进行合理配置,通过共聚和共混对PVC进行改性是一种有效的方法。三、PVC管材的简介PVC塑料是一种多组分塑料,根据不同的用途可加入不同添加剂,因组分不同,PVC制品呈现不同的物理力学性能,针对不同场合应用。而PVC塑料管在塑料管中所占的比例较大。PVC管材分硬软两种,RPVC管是将PVC树脂与稳定剂、润滑剂等助剂混合,经造粒后挤出机成型制得,也可采用粉料一次挤出成型。RPVC管耐化学腐蚀性与绝缘性好,主要输送各种流体,以及用作电线套管等。RPVC管易切割、焊接、粘接、加热可弯曲,因此安装使用非常方便。SPVC管是由PVC树脂加入较大量增塑剂和一定量稳定剂,以及其他助剂,经造粒后挤出成型制造。SPVC管材具有优良的化学稳定性,卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性,此种管常用来代替橡胶管,用以输送液体及腐蚀性介质,也用作电缆套管及电线绝缘管等。硬管生产中树脂应选用聚合度较低的SG-5型树脂,聚合度愈高,其物理力学性能及耐热性愈好,但树脂流动性差,给加工带来一定困难,所以一般选用黏度为(1.7~1.8)×10-3Pa•s的SG-5型树脂为宜。硬管一般采用铅系稳定剂,其热稳定性好,常用三盐基性铅,但它本身润滑性较差,通常和润滑性好的铅、钡皂类并用。加工硬管,润滑剂的选择和使用很重要,既要考虑内润滑降低分子间作用力,使熔体黏度下降有利成型,又要考虑外润滑,防止熔体与炽热的金属粘连,使制品表面光亮。内润滑一般用金属皂类,外润滑用低熔点蜡。填充剂主要用碳酸钙和钡(重晶石粉),碳酸钙使管材表面性能好,钡可改善成型性,使管材易定型,两者可降低成本,但用量过多会影响管材性能,压力管和耐腐蚀管最好不加或少加填充剂。四、PVC棺材生产线的工艺流程生产流程原料+助剂配制→混合→输送上料→强制喂料→锥型双螺杆挤出机→挤出模具→定径套→喷淋真空定型箱→浸泡冷却水箱→油墨印字机→履带牵引机→抬刀切割机→管材堆放架→成品检测包装RPVC管的成型使用SG-5型PVC树脂,并加入稳定剂、润滑剂、填充剂、颜料等,这些原料经适当的处理后按配方进行捏合,若挤管采用单螺杆挤出机,还应将捏合后的粉料造成粒,再挤出成型:若采用双螺杆挤出机,可直接用粉料成型另外,在生产中可与上述所示流程不同,即采取粉料直接挤出管材而不进行造粒,但应注意两点:其一,粉料直接挤出成型最好采用双螺杆挤出机,因粉料与粒料相比,少了一次混合剪切塑化工序,故采用双螺杆挤出机可加强剪切塑化,达到预期效果;其二,因粒料比粉料密实,受热及热的传导不良,故粉料的加工温度可比相应粒料的加工温度低10℃左右为宜。五、PVC管材生产线设备(1)原料混合:是将PVC稳定剂、增塑剂、抗氧化剂等其它辅料,按比例、工艺先后加入高速混合机内,经物料与机械自摩擦使物料升温至设定工艺温度,然后经冷混机将物料降至40-50度;这样就可以加入到挤出机的料斗。(2)挤出机部分:本机装有定量加料装置,使挤出量与加料量能够匹配,确保制品稳定挤出。由于锥形螺杆的特点,加料段具有较大的直径,对物料的传热面积和剪切速度比较大,有利于物料的塑化,计量段螺杆直径小,减少了传热面积和对熔体的剪切速度,使熔体能在较低的温度下挤出。螺杆在机筒内旋转时,将PVC混合料塑化后推向机头,从而达到压实、熔融、混炼均化;并实现排气、脱水之目的。加料装置及螺杆驱动装置采用变频调速,可实现同步调速(3)挤出模头部分:经压实、熔融、混炼均化的PVC,有后续物料经螺杆推向模头,挤出模头是管材成型的关建部件。(4)真空定型水箱用于管材的定型、冷却,真空定型水箱上装有供定型和冷却的真空系统和水循环系统,不锈钢箱体,循环水喷淋冷却,真空定型水箱上装有前后移动装置和左右、高低调节手动装置。(5)牵引机用于连续、自动地将已冷却变硬的管材从机头处引出来,变频调速。(6)切割机:由行程开关根据要求长度控制后,进行自动切割,并延时翻架,实行流水生产,切割机以定长工开关信号为指令,完成切割全过程,在切割过程中与管材运行保持同步,切割过程由电动和气动驱动完成,切割机设有吸尘装置,将切割产生的碎屑及时吸出,并回收。(7)翻料架翻料动作由气缸通过气路控制来实现,翻料架设有一个限位装置,当切割锯切断管材后,管材继续输送,经延时后,气缸进入工作,实现翻料动作,达到卸料目的。卸料后经延时数秒自动复位,等待下一循环。六、挤出工艺控制在生产过程中,由于PVC是热敏性材料,即使加入热稳定剂也只能是提高分解温度,延长稳定时间而不可能不出现分解,这就要求PVC的成型加工温度应严格控制。特别是RPVC,因其加工温度与分解温度很接近,往往因为温度控制不当造成分解现象。因此,挤出温度应根据配方、挤出机特性、机头结构、螺杆转速、测温点位置、测温仪器的误差及测温点深度等因素确定。(1)温度控制温度是影响塑化质量和产品质量的重要因素。温度过低,塑化不良,管材外观和力学性能较差,经分流器支架后,熔接痕明显或熔接处强度低。由于PVC热稳定性较差,温度过高会发生分解,产生变色、焦烧,使操作无法进行。具体温度应根据原料配方,挤出机及机头结构,螺杆转速的操作等综合条件加以确定。(2)螺杆冷却由于RPVC熔体黏度大,流动性差,为防止螺杆因摩擦热过大而升温,引起螺杆黏料分解或使管材内壁毛糙,必须降低螺杆温度,这样可使物料塑化好,管内表面光亮,提高管材内外质量。螺杆温度一般控制在80~100℃之间,若温度过低反压力增加,产量下降,甚至会发生物料挤不出来而损坏螺杆轴承的事故。因此,螺杆冷却应控制出水温度不低于70~80℃。冷却方法是在螺杆内部用通铜管的方法进行水冷却。(3)螺杆转速螺杆转速的快慢关系到管材的质量和产量。螺杆转速的调节根据挤出机规格和管材规格决定。原则上,大机器挤小管,转速较低:小机器挤大管,转速较高。一般ф45单螺杆挤出机,螺杆转速为20~40r/min,ф90单螺杆挤出机,螺杆转速为10~20r/min;双螺杆挤出机15~30r/min。提高螺杆转速虽可一定期程序上提高产量,若过高地追求产量,不改变物料和螺杆结构的情况下,会引起物料塑化不良,管壁粗糙,管材强度下降。(4)定径的压力和真空度管坯被挤出口模时,温度还很高。为了使管材获得较低的粗糙度、正确的尺寸和几何形状,所以,管坯离开口模时必须立即定径和冷却。RPVC管材一般均采用内压外定径的方法,管内通压缩空气使管材外表面紧贴定径套内壁定型并保持一定圆度,一般压缩空气压力范围在0.02~0.05Mpa,压力要求稳定,可设置一贮气缸使压缩空气压力稳定。压力过小,管材不圆,压力过大,一是气塞易损坏造成漏气,二是易冷却芯模,影响管材质量,压力忽大忽小,管材形成竹节状。若采用真空法定径,其真空度约为0.035~0.070Mpa。(5)牵引速率牵引速率直接影响管材生产的产量,同时影响管材壁厚,牵引速率不稳定会使管径出现忽大忽小的现象。牵引速度应与管材的挤出速率密切配合。正常生产时,牵引速率应比挤出线速度稍快1%~10%。牵引速率愈慢,管壁愈厚,牵引速率愈快,管壁愈薄,还会使管材纵向收缩率增加,内应力增大,从而影响管材尺寸、合格率及使用效果。
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