模壓工藝生產操作-成型工藝
一、各種模壓成型工藝過程及特點
(一)預浸布層壓成型工藝
1. 概述
層壓成型工藝是指將浸漬或涂有樹脂的片材層疊,組成疊合體,送入層壓機,在加熱和加壓條件下,固化成型復合材料制品的一種成型工藝。其整個生產工藝流程可用圖3.14表示。
層壓成型工藝主要是生產各種規格、不同用途的復合材料板材。它具有機械化、自動化程度高、產品質量穩定等特點,但是設備一次性投資大。
層壓成型技術特點是加壓方向與制品的板面方向垂直。層壓成型技術包含兩方面內容:膠布生產技術和壓制成型技術。
2.層壓板成型工藝
在上述生產工藝中,熱壓過程的溫度、壓力和時間是三個重要的工藝參數。
復合材料的層壓工藝的熱壓過程,一般分為預熱預壓和熱壓兩個階段。熱壓工藝五段制控制溫度曲線,如圖3.15所示。

圖3.15 熱壓工藝五段升溫曲線示意圖
(1)階段一預熱預壓階段。
此階段的主要目的是使樹脂熔化,去除揮發物、浸漬纖維,并且使樹脂逐步固化至凝膠狀態。此階段的成型壓力為全壓的1/3-1/2。幾種配方體系的預熱預壓工藝參數見表3.2。
(2)第二階段-中間保溫階段
這一階段的作用是使膠布在較低的反應速度下進行固化。保溫過程中應密切注意樹脂的流膠情況。當流出的樹脂已經凝膠,不能拉成細絲時,應立即加全壓。
(3)第三階段-升溫階段
目的在于提高反應溫度,加快固化速度。此時,升溫速度不能過快,否則會引起暴聚,使固化反應放熱過于集中,導致材料層間分層。
(4)第四階段-熱壓保溫階段
目的在于使樹脂能夠充分固化。從加全壓到整個熱壓結束,稱為熱壓階段。而從達到指定的熱壓溫度到熱壓結束的時間,稱為恒溫時間。熱壓階段的溫度、壓力和恒溫時間,也是由配方決定。幾種配方體系的加壓工藝參數見表3. 3。
(5)第五階段-冷卻階段
在保壓的情況下,采取自然冷卻或者強制冷卻到室溫,然后卸壓,取出產品。冷卻時間過短,容易使產品產生翹曲、開裂等現象。冷卻時間過長,對制品質量無明顯幫助,但是使生產效率明顯降低。
(二)預浸料模壓成型工藝
預浸料模壓成型工藝基本過程是:將一定量經一定預處理的模壓料放入預熱的模具內,施加較高的壓力使模壓料填充模腔。在一定的壓力和溫度下使模壓料逐漸固化,然后將制品從模具內取出,再進行必要的輔助加工即得產品。
1.壓制前的準備
(1)裝料量的計算
在模壓成型工藝中,對于不同尺寸的模壓制品要進行裝料量的估算,以保證制品幾何尺寸的精確,防止物料不足造成廢品,或者物料損失過多而浪費材料。常用的估算方法有①形狀、尺寸簡單估算法,將復雜形狀的制品簡化成一系列簡單的標準形狀,進行裝料量的估算:②密度比較法,對比模壓制品及相應制品的密度,已知相應制品的重量,即可估算出模壓制品的裝料量:③注型比較法,在模壓制品模具中,用樹脂、石蠟等注型材料注成產品,再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的裝料量。
(2)脫模劑的涂刷
在模壓成型工藝中,除使用內脫模劑外,還在模具型腔表面上涂刷外脫模劑,常用的有油酸、石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、有機硅油、硅脂和硅橡膠等。所涂刷的脫模劑在滿足脫模要求的前提下,用量盡量少些,涂刷要均勻。一般情況下,酚醛型模壓料多用有機油、油酸、硬脂酸等脫模劑,環氧或環氧酚醛型模壓料多用硅脂和有機硅油脫模劑,聚酯型模壓料多用硬脂酸鋅、硅脂等脫模劑。
(3)預壓
將松散的粉狀或纖維狀的模壓料預先用冷壓法壓成重量一定、形狀規整的密實體。采用預壓作業可提高生產效率、改善勞動條件,有利于產品質量的提高。
(4)預熱
在壓制前將模壓料加熱,去除水分和其它揮發份,可以提高固化速率,縮短壓制周期;增進制品固化的均勻性,提高制品的物理機械性能,提高模壓料的流動性。
(5)表壓值的計算
在模壓工藝中,先要根據制品所要求的成型壓力,計算出壓機的表壓值。成型壓力是指制品水平投影面上單位面積所承受的壓力。它和表壓值之間存在的函數關系:
在模壓成型工藝中,成型壓力的大小決定于模壓料的品種和制品結構的復雜程度,成型壓力是選擇壓機噸位的依據。
2壓制工藝
(1)裝料和裝模
往模具中加入制品所需用的模壓料過程稱為裝料,裝料量按估算結果,經試壓后確定。裝模應遵循下列原則:物料流動路程短:物料鋪 設應均勻;對于狹小流道和死角,應預先進行料的鋪設。
(2)模壓溫度制度
模壓溫度制度主要包括裝模溫度、升溫速率、成型溫度和保溫時間的選擇。
①裝模溫度
裝模溫度是指將物料放入模腔時模具的溫度,它主要取決于物料的品種和模壓料的質量指標。一般地,模壓料揮發份含量高,不溶性樹脂含量低時,裝模溫度較低。反之,要適當提高裝模溫度。制品結構復雜及大型制品裝模溫度一般宜在室溫-90℃范圍內。
②升溫速率
指由裝模溫度到高壓制溫度地升溫速率。對快速模壓工藝,裝模溫度即為壓制溫度,不存在升溫速率問題。而慢速模壓工藝,應依據模壓料樹脂的類型、制品的厚度選擇適當的升溫速率。
③成型溫度
樹脂在固化過程中會放出或吸收一定的熱量,根據放熱量可判斷樹脂縮聚反應的程度,從而為確定成型溫度提供依據。一般情況下,先確定一個比較大的溫度范圍,再通過工藝-性能試驗選擇合理的成型溫度。成型溫度與模壓料的品種有很大關系。成型溫度過高,樹脂反應速度過快,物料流動性降低過快,常出現早期局部固化,無法充滿模腔。溫度過低,制品保溫時間不足,則會出現固化不完全等缺陷。
④保溫時間
指在成型壓力和成型溫度下保溫的時間,其作用是使制品固化完全和消除內應力.保溫時間的長短取決于模壓料的品種、成型溫度的高低和制品的結構尺寸和性能。
⑤降溫
在慢速成型中,保溫結束后要在一定壓力下逐漸降溫,模具溫度降至60℃以下時,方可進行脫模操作。降溫方式有自然冷卻和強制降溫兩種。快速壓制工藝可不采用降溫操作,待保溫結束后即可在成型溫度下脫模,取出制品。
3)壓力制度
壓力制度包括成型壓力、合模速度、加壓時機、放氣等。
①成型壓力
成型壓力是指制品水平投影面積上所承受的壓力。它的作用是克服物料中揮發物產生的蒸汽壓,避免制品產生氣泡、分層、結構松散等缺陷,同時也可增加物料的流動性,便于物料充滿模具型腔的各個角落,使制品結構密實,機械強度提高。
成型壓力的選擇取決于兩個方面的因素:a模壓料的種類及質量指標。如酚醛模壓料的成型壓力一般為30-50MPa,環氧酚醛模壓料的成型壓力為5- 30MPa,聚酯型模壓料的成型壓力為7-lOMPa。 b制品結構形狀尺寸。對于結構復雜,壁厚較厚的制品,其成型壓力要適當增加。外觀性能及平滑度要求高的制品一般也選擇較高的成型壓力。
②合模速度
裝模后,上下模閉合的過程稱為合模。上模下行要快,但在與模壓料將接觸時,其速度要放慢。下行快,有利于操作和提高效率;合模要慢,有利于模內氣體的充分排除,減少氣泡、砂眼等缺陷的產生。
③加壓時機
合模后,進行加壓操作。加壓時機的選擇對制品的質量有很大的影響。加壓過早,樹脂反應程度低,分子質量小,粘度低,樹脂在壓力下易流失,在制品中產生樹脂集聚或局部纖維裸露。加壓過遲,樹脂反應程度高,粘度大,物料流動性差,難以充滿模腔,形成廢品。通常,快速成型不存在加壓時機的選擇。
④卸壓排氣
將物料中殘余的揮發物、固化反應放出的低分子化合物及帶入物料的空氣排除過程稱為排氣。其目的是為了保證制品的密實性,避免制品產生氣泡、分層現象。
(4)制品后處理
制品后處理是指將已脫模的制品在較高溫度下進一步加熱固化一段時間,其目的是保證樹脂的完全固化,提高制品尺寸穩定性和電性能,消除制品中的內應力,減少制品變形。有時也可根據實際情況,采用冷模方法,矯正產品變形,防止翹曲和收縮。
在模壓制品定型出模后,為滿足制品設計要求還應建立毛邊打磨和輔助加工工序。毛邊打磨是去除制品成型時在邊緣部位的毛刺飛邊,打磨時一定要注意方法和方向,否則,很有可能把與毛邊相連的局部打磨掉。
對于一些結構復雜的產品,往往還需進行機械加工來滿足設計要求。模壓制品對機械加工是很敏感的。如加工不當,很容易產生破裂、分層。
3.典型配方模壓成型工藝
選定何種工藝主要取決于模壓料類型,此外還應考慮生產效率及制品結構、尺寸性能要求等。慢速成型工藝見表3.4。
4.典型預浸料和性能
國內預浸料絕大部分用于制造體育休閑用品,基本是各公司自產自用,或從國外進口。國內已具備采用多種預浸工藝生產預浸料的能力,包括溶液法、直接熱熔法、熱熔膠膜法等。能制造單向預浸料,也能制造各種織物預浸料,研究開發樹脂體系約30個,包括環氧、酚醛、雙馬、聚酞亞胺、氰酸酯等。擁有不同基體、不同增強材料制成的預浸料約50個品種,可以滿足不同使用溫度、不同功能、不同結構、不同成形方法對預浸料的要求,典型預浸料見下表3. 5 。

(三)SMC模壓成型工藝
1.壓制前準備
(1)SMC的質量檢查 SMC片材的質量對成型工藝過程及制品質量有很大的影響。因此,壓制前必須了解料的質量,如樹脂糊配方、樹脂糊的增稠曲線、玻纖含量、玻纖浸潤劑類型。單重、薄膜剝離性,硬度及質量均勻性等。
(2)剪裁 按制品的結構形狀,加料位置,流程決定片材剪裁的形狀與尺寸,制作樣板,再按樣板裁料。剪裁的形狀多為方形或圓形,尺寸多按制品表面投影面積的40%一80%。為防止外界雜質的污染,上下薄膜在裝料前才揭去。
(3)設備的準備
①熟悉壓機的各項操作參數,尤其要調整好工作壓力和壓機運行速度及臺面平行度等。
②模具安裝一定要水平,并確保安裝位置在壓機臺面的中心,壓制前要先徹底清理模具,并涂脫模劑。加料前要用干凈紗布將脫模劑擦均,以免影響制品外觀。對于新模具,用前須去油。
2.加料
(1)加料量的確定 每個制品的加料量在次壓制時可按下式計算
加料量/g=制品體積/cm3X1.8 /g
(2)加料面積的確定 加料面積的大小,直接影響到制品的密實程度,料的流動距離和制品表面質量。它與SMC的流動與固化特性、制品性能要求、模具結構等有關。一般加料面積為40%-80%,過小會因流程過長而導致玻纖取向。降低強度,增加波紋度,甚至不能充滿模腔。過大,不利于排氣,易產生制品內裂紋。
(3) 加料位置與方式 加料位置與方式直接影響到制品的外觀,強度與方向性。通常情況下,料的加料位置應在模腔中部。對于非對稱性復雜制品,加料位置必須確保成型時料流同時到達模具成型內腔各端部。加料方式必須有利于排氣。多層片材疊合時,好將料塊按上小下大呈寶塔形疊置。另外,料塊盡量不要分開加,否則會產生空氣裹集和熔接區,導致制品強度下降。
3.成型
當料塊進入模腔后,壓機快速下行。當上、下模吻合時,緩慢施加所需成型壓力,經過一定的固化制度后,制品成型結束。成型過程中,要合理地選定各種成型工藝參數及壓機操作條件。
(1)成型溫度
成型溫度的高低,取決于樹脂糊的固化體系、制品厚度,生產效率和制品結構的復雜程度。成型溫度必須保證固化體系引發、交聯反應的順利進行,并實現完全的固化。
一般來說,厚度大的制品所選擇的成型溫度應比薄壁制品低,這樣可以防止過高溫度在厚制品內部產生過度的熱積聚。如制品厚度為25~32mm,其成型溫度為135-145℃。而更薄制品可在171℃下成型。
成型溫度的提高,可縮短相應的固化時間;反之,當成型溫度降低時,則需延長相應的固化時間。成型溫度應在高固化速度和佳成型條件之間權衡選定。一般認為,SMC成型溫度在120-155℃之間。
(2)成型壓力
SMC成型壓力隨制品結構、形狀、尺寸及SMC增稠程度而異。形狀簡單的制品僅需5-7MPa的成型壓力;形狀復雜的制品,成型壓力可達7-15MPa。SMC增稠程度越高,所需成型壓力也越大。
成型壓力的大小與模具結構也有關系。垂直分型結構模具所需的成型壓力低于水平分型結構模具。配合間隙較小的模具比間隙較大的模具需較高壓力。
總之,成型壓力的確定應考慮多方面因素。一般來說,smc成型壓力在3-7MPa之間。
(3) 固化時間
smc在成型溫度下的固化時間(也叫保溫時間)與它的性質及固化體系、成型溫度、制品厚度和顏色等因素有關。固化時間一般按40s/mm計算。對3mm以上厚制品,每增加4mm,固化時間增加lmin;
4.壓機操作
由于smc是一種快速固化系統,因此壓機的快速閉合十分重要。如果加料后,壓機閉合過緩,那么易在制品表面出現預固化補斑,或產生缺料、或尺寸過大。在實現快速閉合的同時,在壓機行程終點應細心調節模具閉合速度,減緩閉合過程,利于排氣。
某種smc典型的成型周期如下:壓機開啟7s-制品取出l0s-加料20s-模具閉合l0s-固化周期73s,共計120s。
(四)BMC模壓成型工藝
1. BMC成型工藝特點
BMC模塑料的壓制成型原理及其工藝過程與其他熱固性塑料基本上是相同的。在壓制時,將一定量的BMC模塑料放入預熱的壓模中,經加壓、加熱固化成型為所需的制品。除此之外,還具有以下特點:
①浪費料量少,通常只占總用料量的2%-5%,實際的物料損耗量還取決于所成型制品的形狀、尺寸及復雜程度。
②在成型過程中,BMC模塑料雖然是含有大量的玻璃纖維,但是卻不會產生纖維的強烈取向,故制品的均勻性、致密性較高,而殘余的內應力也較小。
③在加工過程中,由于填料和纖維很少斷裂,故可以保持較高的力學性能和電性能。
④在壓制時由于其流動長度相對來說較短,故模腔的磨蝕也不嚴重,模具的保養成本也較低。
⑤與注射成型相比,其所采用的成型設備、模具等的投資成本較低,因此整個制品的成型成本也較低。
2.壓制成型工藝過程
壓制成型時,是將一定量的準備好的BMC模塑料放進已經預熱的鋼制壓模中,然后以一定的速度閉合模具;BMC模塑料在壓力下流動,并充滿整個模腔;在所需要的溫度、壓力下保持一定的時間,待其完成了物理和化學作用過程而固化、定型并達到佳性能時開啟模具,取出制品。
BMC模塑料壓制成型過程如圖3.16所示。
3.壓制成型前的準備工作
作為濕式預混料的BMC模塑料含有揮發性的活性單體,在使用前不要將其包裝物過早拆除,否則,這些活性單體會從BMC物料中揮發出來,使物料的流動性下降,甚至造成性能下降以致報廢。當然,對于已拆包而未用完的BMC模塑料,則一定要重新將其密封包裝好,以便下次壓制之用。
①投料量的計算和稱量
一般來說,先是要知道所壓制制品的體積和密度,再加上毛刺、飛邊等的損耗,然后進行投料量的計算。裝料量的準確計算,對于保證制品幾何尺寸的精確,防止出現缺料或由于物料過量而造成廢品及材料的浪費等,都有十分直接的關系,特別是對于BMC這種成型后不可回收的熱固性復合材料來說,對于節省材料、降低成本,更具有重要的實際意義。
實際上,由于模壓制品的形狀和結構比較復雜,其體積的計算既繁復亦不一定精確,因此裝料量往往都是采用估算的方法。對于自動操作的機臺,其加料量可控制在總用料量的土1. 5%以內,而達到5%或超過此數量時,則肯定會在模具的合模面上出現飛邊。這薄薄的一層超量的物料在加熱狀態的高模溫作用下,會迅速地固化而形成飛邊。
估算裝料量的方法有許多。如有所謂“形狀、尺寸簡單估算法”、“密度比較法”和“注型比較法”等。
用上述方法估算出基本的裝料量后,并進行幾次的試壓,就可以比較準確地得出BMC模塑料壓制成型的裝投料量。
②模具的預熱
BMC模塑料是熱固性增強塑料的一種,對于熱固性塑料來說,在進行成型之前先應將模具預熱至所需要的溫度,此實際溫度與所壓制的BMC模塑料的種類、配方、制品的形狀及壁厚、所用成型設備和操作環境等都有關系。應注意的是,在模溫未達設定值并均勻時,不要向模腔中投料。
③嵌件的安放
為了提高模壓制品連接部位的強度或使其能構成導電通路等目的,往往需要在制品中安放嵌件。當需要設置嵌件時,則在裝料、壓制前應先將所用的嵌件在模腔中安放好。嵌件應符合設計要求,如果是金屬嵌件,在使用前還需要進行清洗。對于較大的金屬嵌件,在安放之前還需要對其進行加溫預熱,以防止由于物料與金屬之間的收縮差異太大而造成破裂等缺陷。
在同一模腔中,如安放有不同類型、不同規格的嵌件,還應認真的檢查嵌件的安放情況。嵌件的錯位不但會產生廢品,更嚴重的是有可能損壞型腔??傊都卜诺轿弧蚀_并緊固可靠。
④脫模劑的涂刷
對于BMC模塑料的壓制成型來說,由于在其配制時已在組分中加有足夠的內脫模劑,再加上開模后制件會冷卻收縮而較易取出,因此一般不需再涂刷外脫模劑。然而,由于BMC物料具有很好的流動性,模壓時有可能滲入到構成型腔的成型零件連接面的間隙里,而使脫模困難,故對新制造或長期使用的模具,在合模前或在清模后,給模腔涂刷一些外脫模劑也是有好處的。所用的外脫模劑一般是石蠟或硬脂酸鋅。
⑤裝模
在BMC模塑料的壓制成型中,裝模操作是否得當、合理是很值得注意的,這不但會影響物料壓制時在模腔中的流動,亦會影響到制品的質量,特別是對于形狀和結構都比較復雜的制品的成型。因此,如何將BMC模塑料合理地投放到壓模中,是一個十分重要的問題。
在大多數情況下,是用人工將壓實而且質量與制品相近的整塊(團)BMc物料投放到壓模型腔的中心位置上。但有時,也可以特地將物料投放到在壓制時可能會出現滯留的地方,如凸臺、型芯和凹槽這些地方。不好的方法是將BMC模塑料分成若干塊而投放到模腔中,因在壓制中,當分成塊的物料流到會合點時可能會出現熔接線,使制品在此處出現強度的“薄弱環節”,如圖3.17(b)所示。
一般來說,裝模操作時還應考慮以下幾個問題。
△所投放的BMC模塑料的溫度一般應在15℃以上。
△應根據壓制時能獲得短的流動路徑來選擇投放物料的位置,好是保證物料能同時到達模腔的各個角落:對于有可能出現物料滯留或“死角”的地方,可預先在該處投放物料。
△應盡可能使投放的物料均勻分布。
△因通用BMC模壓料在150℃時所需的固化時間還不到lmin/mm,因此投料應迅速。如使用手工稱量物料,由于速度較慢而不利于生產效率的提高,因此,在壓制較小的制品時,好是采用有共用加料室的模具。
△對于形狀比較復雜的制品,可先將物料預壓成與制品相似的坯塊,這樣可以避免壓制出的制品在凸出的部位上出現缺料或產生熔接線等問題。
△為便于投料和貯存,在配制BMC模塑料時,一般都把其擠壓成條狀或團塊狀。切忌將物料松散的投滿模腔,這不利于壓制時順利的將氣體排出、減少制品起泡。如用條狀料進行模壓時,應采用垂直加料的方式,這可得到各個方向都具有相同強度和收縮均勻的模壓制品。
4.壓制
(1)閉模、加壓加熱和固化
當完成向模腔內投料以后,則進行閉模壓制。由于BMC模壓料的固化速度非??欤覟榱丝s短成型周期,防止物料出現過早固化(局部的過早固化會影響到壓制物料的流動),在陽模未觸及物料前,應盡量加快閉模速度;而當模具閉合到與物料接觸時為避免出現高壓對物料和嵌件等的沖擊,并能更充分的排除模腔中的空氣,此時應放慢閉模速度。
(2)開模及脫模(頂出制品)
當制品完全固化后,為減少成型周期,應馬上開模并脫出制品。如果制品的形狀比較簡單,而且模具的脫模斜度、模腔的表面光亮度等都比較合適,則制品的脫模不會有什莫困難。對于形狀比較復雜的制品,脫模的難度有可能提高。
5.制品的后處理及模具的清理
(1)制品的后處理
BMc模塑料的成型收縮率很小,制品因收縮而產生翹曲的情況并不嚴重。對于有些制品如出現有上述現象,可采取將其置于烘箱中進行緩慢冷卻的方法來消除。
(2)制品的修整
由于BMc模壓制品往往都會產生一些飛邊與其連在一起,需要將其除去。飛邊的大厚度應該限制在0. lmm的范圍內。如果飛邊的厚度太大,則不但除去困難,而且物料浪費也太大,成本也會大大提高。如果時間允許的話,操作者可以在閉模固化的間隔時間里用挫刀片、修飾砂帶、壓入棒等工具將制品上的飛邊和孔洞等進行清理。小的制品通常都用滾輪磨邊機來清除飛邊。
(3)模具的清理
制品脫出后,應認真的清理模具。先應把殘留在模具中的BMC碎屑、飛邊等雜物全部清理干凈,特別是應將滲入到模腔結合面各處間隙中的物料徹底清除,否則不但會影響到制品的表面質量,而且還有可能會影響到模具的開合和排氣。
清理模具一般要采用壓縮空氣、毛刷和銅質的非鐵工具,目的是在清理時不會損傷模腔表面。模具清理后對于容易出現粘模的地方可涂刷一定量的脫模劑,然后再仔細的檢查模腔內是否還有其他外來物存在,當做完上述工作后,即可進入下一個工序。
6.壓制成型工藝條件
與一般的熱固性模塑料一樣,BMC模塑料的壓制成型條件包括:成型壓力、成型溫度、固化時間等參數。
(1)成型壓力
BMC模塑料由于具有良好的流動性,因此在模壓時不需要很高的壓力就可以使其充滿整個模腔。對于同一種組分的BMC模塑料來說,其成型壓力主要是根據制品的復雜程度、制品的性質和其他成型工藝條件開選定的。例如,在壓制一些形狀簡單的制品時,5MPa的壓力就足夠了;對于設有凸臺或有盲孔的形狀較為復雜的制品,則可能要用高一些的壓力。
模具的類型對壓力的選擇也有影響,溢式壓模比半溢式的壓模使用的壓力小些,而不溢式壓模(很少用于BMC的壓制)所使用的壓力則要大些,甚至高幾倍。另外,對壓制成型表面質量要求高的制品,也要使用比較高的成型壓力。
對于大多數的BMC模壓制品來說,3. 5-7. OMPa壓力已經足夠了;但對于不溢式壓模和表面要求比較高的制品,有時可能要用到14MPa的成型壓力。
(2)成型溫度
BMC模塑料的壓制成型溫度是十分重要的工藝參數。成型溫度的高低與物料的類型、配方(組分)、所使用的成型壓力、制品的復雜程度及壁厚、收縮的控制、流動條件以及有無預熱等都有關。
溫度高,固化速度快,生產效率高;而要想獲得好的表面質量,則要用較低的溫度,特別是對有些要求用慢速閉模的成型制品。但溫度低、物料流動時間長,會使壓制成型過程放慢。為防止制品表面出現開裂,對一些深型腔、形狀復雜而壁薄的制品,則需要采用低溫的成型條件。
一般來說,上下模具通常是采用相同的溫度,但有時為了方便脫出制品,或是為了脫模的需要而選擇性地使其出現粘模,則應使兩半模的溫度有所差別。一般來說,希望制品能留在其上的該半模的溫度應低約5-15℃。
(3)固化時間
所有級別的BMC模塑料在壓制成型時其固化速度都是很快的,但也會有一些不同,如用黑顏色的BMC模塑料成型時明顯要比一般顏色的產品固化得慢,如圖3.18所示。圖中(a)表示淺色的制品在不同的厚度下的固化時間;而(b)則是表示加了炭黑(黑色)而不同厚度的制品的固化時間。對圖中數據進行比較可以看出,對于厚度、成型溫度相同的制品,黑顏色所需的固化時間要多一些。
如果是根據制品的厚度來選定固化時間的話,一般來說,制品的壁厚為3mm時,固化時間約為3min;厚度為6mm時約4-6min; 12mm厚時約為6一l0min。
(4)合模速度
由于BMC模塑料具有快速固化的特性,因此,在向模腔投放物料后可以馬上進行快速合模成型。一般來說,整個合模過程應在50秒內完成。閉模速度過慢,模腔中的物料有可能會發生局部的膠凝固化,這種現象在制品截面較薄處會較為明顯的出現;若閉模速度過快,除了會使物料出現組分分離的趨向外,有時也會出現排氣補暢、夾氣甚至有焦痕等缺陷。
過高的成型溫度和過慢的合模速度都會引起BMC模塑料的組分分離。因為在高溫下樹脂的硬度過低,在合模加壓時,樹脂會離析出來,并跑在(流向)填料和玻璃纖維的前面。當玻璃纖維的含量少于25%時,則要用較低的合模速度,才會獲得較好的制品質量。對于壁厚大于4.8mm得知品,采用較低的合模速度才能獲得質地致密均勻的制品,對于較厚的制品,為獲得更為均勻的固化速度,可以降低成型溫度。
(五)增強熱塑性塑料制品的模壓成型
纖維/熱塑性樹脂預混料一般采用對模模壓工藝,包括固態沖壓成型和流動模壓成型。沖壓成型是將裁好的片材坯料力口熱至低于基材粘流溫度10-20℃,然后投入50-70℃的模具型腔中,快速合模壓制成型。這種方法的特點是:成型溫度低、壓力?。ㄒ话阍?0Mpa以內)、周期短,制品的形狀比較簡單。固態沖壓成型工藝如圖3.19所示。流動模壓成型是將裁剪好的片材坯料預熱到高于樹脂融點的10-20℃溫度,投入模具型腔中,快速合模,加壓,迫使熔融的坯料流動、物料充滿模腔,冷卻、脫模,制成成品。流動模壓成型工藝如圖3.20所示,這種方法的特點是:成型壓力較高,纖維浸漬樹脂比較好。該方法適宜制造形狀復雜和帶有金屬嵌件的制品。
雖然兩種成型工藝的特點和工藝參數不同,但所用的設備和壓制工藝流程是相同的。
二、模具結構及特點
(一)模具結構
典型模具結構如圖3.21所示。它是由上模和下模兩部分組成。上、下模閉合使裝于加料室和型腔中的模壓料受熱受壓,變為熔融狀態充滿整個型腔。當制品固化成型后,上、下模打開,利用頂出裝置頂出制品。模具可進一步分為如下各個部件。
①型腔 直接成“制品的部位。圖示的模具型腔由上凸模 3、下凸模8、凹模4構成。
②加料室 指凹模4的上半部。
③導向機構 由布置在模具上模周邊的四根導柱6和裝有導向套10的導柱孔組成。
④側向分型抽芯機構 模壓帶有側孔和側凹的制品,模具必須設有各種側向分型抽芯機構,制品才能脫出。
⑤脫模機構 由頂出板17、頂出桿11等零件組成。
⑥加熱系統 一般熱固性模壓成型需要在較高的溫度下進行,因此,模具必須加熱。常見加熱方式有:電加熱、蒸汽加熱等。
2、模具分類
(1)根據與壓機連接方式分類
①移動式模具 屬于外裝卸模具。模具不固定在壓機上。一般情況下,模具的分模、裝料、閉合及成型后制品從模具中取出均在機外進行。模具本身不帶加熱裝置。這種模具適用于壓制批量不大的中小型制品。移動式模具結構簡單,制造周期短,造價低。但是加料、開模、取件等工序均為手工操作,勞動強度大,生產效率低。
②固定式模具 屬于機內裝卸的模具。它固定在壓機上,且本身帶有加熱裝置。整個生產過程即分模、裝料、閉合、成型及頂出產品都在壓機上進行。固定式模具使用壽命長,適于生產批量大,尺寸較大的制品。
③半固定式模具 這種模具介于上述兩者之間,一般為上模固定在壓機上,下??梢匝刂鴮к壱苿?,用定位塊定位。
(二)按分型面特征分類
分型面的作用是將已經成型好的制品從型腔中取出或者為滿足安裝嵌件及排氣等成型的需要。
①水平分型面分型面平行于壓機的工作臺面。
②垂直分型面分型面垂直于壓機的工作臺面。
③復合分型面分型面既有平行于壓機的工作臺面的,也有垂直于壓機的工作臺面的。
(三)按上、下模閉合形式分
①敞開式模具 如圖3.22 (1)所示,該模具特點是沒有加料室。此類模具結構簡單,造價低,耐用,易脫模,安裝嵌件方便。
②密閉式模具 如圖3.22 (2)所示。模具的加料室為型腔上部的延續部分,無擠壓面。壓機所施加的壓力全部作用在制品上。模壓料的溢出量非常少。制品的密實性好,機械強度較高,且飛邊在垂直方向,易于去除。這種模具適合成型形狀復雜、薄壁、長流程的制品,也適用于流動性小、單位壓力大,密度大的模壓料。其缺點是:加料量必須準確控制;模具凸模與加料室邊壁摩擦,邊壁容易損傷,在頂出時帶有有損傷痕跡的加料室壁又容易將制品表面損傷。
③半密閉式模具 如圖3.22(3)所示。該種模具型腔上有加料室,型腔內有擠出環,制品的密實性比敞開式模具成型的制品好,且易于保證高度方向尺寸精度,脫模時可以避免擦傷制品。
模具在壓制過程中具有重要作用,典型模具由上模和下模兩部分組成,上下模閉合使裝于型腔內的模壓料受熱受壓變為熔融態充滿整個型腔。當制品固化成型后上下模打開利用頂出裝置頂出制品件。壓??蛇M一步分為如下各部件:型腔、加料室、導向機構、側向分型抽心機構、脫模機構和加熱系統。










































