浅谈塑料成型工艺方法

任湘君　王亚真　李焕娜

摘要：塑料是以相对分子质量高的合成树脂为主要成分，是高分子化合物。传统的成型工艺已经难以满足塑件精度和功能的更高要求，使得要不断探索新的成型工艺方法。目前常采用的新工艺方法主要有：低压注射、熔芯注射、动态保压注射、微孔塑料挤出及润滑挤出等塑料成型工艺。

关键词：塑料；塑料成型工艺；方法分析

1、塑料的分类

塑料有多种不同的分类方式，例如根据塑料不同的使用特性分类，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型；根据塑料不同的成型方法，可分为注射塑料、挤出塑料、吹塑塑料等多种类型；还可以根据塑料理化特性分类，分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。

2、塑料制品的生产工序流程

塑料制品工业生产中，完整工序顺序为：塑料原料 →（预处理）→ 成型 → 机械加工 → 修饰 → 装配 → 塑料制品。

3、塑料制品成型工艺方法分析

传统的成型工艺已经难以满足塑件精度和功能的更高要求，使得要不断探索新的成型工艺方法。目前新的成型工艺发展趋势主要是节能、节约原材料、提高成型效率、改进制品性能、提高其附加值。目前常采用的新工艺方法主要有：低压注射、熔芯注射、动态保压注射、微孔塑料挤出及润滑挤出等塑料成型工艺。

3.1 高速低压注射成型

低压注射成型与传统成型注射成型的主要差别在于，传统注射成型充填阶段控制的是注射速度，而压注射成型充填阶段控制的是注射压力，在低压注射过程中，型腔入口压力恒定，所以不会出现压力峰值，但注射速度是变化的，并始终以很高的速度进行注射，随着注射时间的延长注射速度逐渐降低这样就可以大幅度的消除塑料件内应力，保证制品的尺寸精度。

3.2 注射-压缩成型

注射-压缩成型工艺是为了成型光学透镜而开发的，其成型过程为：模具首次合模时动模定模不完全封闭，保留一定压缩间隙随后向型腔内注射熔体，熔体注射完毕后由专设的封闭模活塞实施二次合模，在模具完全闭合的过程中型腔中的熔体再一次流动并被压实。其特点是：①流道面积大流动阻力小，所需的注射压力也小；②熔体收缩是通过外部施加压力给型腔使型腔的尺寸变小即出型腔直接压缩增体来补偿的，因而型腔内压力分布均匀。

3.3 熔芯注射成型

基本原理是，先用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为嵌件放入模具中进行注射成型，冷去后把包含有熔芯的制件从型腔中取出，再加热将型芯融化。适用于形状复杂中空和不宜机械加工的复合材料制品，

3.4动态保压注射成型

动态保压注射成型实质是在保压阶段将震动引入型腔，使型腔内的聚合物熔体产生振动剪切流动，以控制制品的内部结构和微观形态，从而达到控制制品力学性能和外观质量的目的，将震动引入型腔的方法有螺杆加振和辅助装置加振两种。

3.5推拉注射成型

推拉注射成型是一种将振动引入注射成型的工艺，其原理采用主、辅两个注射单元和一个双浇口模具。工作时，主注射单元推动熔体经过一个浇口过度充填型腔，多余的料经另一浇口进入辅助注射单元，辅助注射螺杆后以接受型腔中多余熔体进入，然后辅助注射螺杆向前运动向型腔注射深体，主注射单元则接受型腔多余熔体。主、辅注射单元如此反复推拉，形成型腔内熔体的振动剪切流动，当靠近模壁的熔体固化时，芯部的熔体的振动剪切的作用下产生取向并逐渐固化，形成高取向度制品，一般制品成型需10次左右的推—拉循環，最高可达40次。用此种注射工艺对玻璃纤维增强的LCP进行实验研究，结果表明，与常规的注射成型相比，拉伸强度和弯曲弹性模量分别提高420%和270%。

3.6微孔塑料挤出成型

微孔塑料是一种由许多非常小的气泡构成的热塑性泡沫塑料，整个微孔塑料的连续挤出过程可分为两步，首先是要形成气体聚合物均相体系，然后让气体从复合物中析出形成泡沫，泡核再进一步长大，当泡核长大到一定尺寸时，对其冷却定型就可得到微孔塑料制品。微孔塑料连续挤出时，聚合物粒由料斗送进单螺杆挤山机，气体从单螺杆挤出机均化段注入矛合物熔体中，经过螺杆的剪切，混合器的混合，聚合物气体两相体系农渐变为聚合物气体均相体系，成为聚合物气体均相体系的熔体再经过成核定型机头得到制品。

3.7润滑挤出成型

所谓润滑挤出成型，就是挤出加工过程中在挤出模模壁与挤出物间设置一层薄膜润滑层，使得塑料熔体在塑腔中的流动成为一种栓形流动，减少因物料与模壁间的直接接触而引起的剪切速率不同所产生的产品形状差异，从有挤出同口模形状基本相同的型材断面。

4、塑料制品成型工艺的发展前景

各种先进技术在塑料成型工艺上的应用为成型工艺方法提供了广阔的发展空间.例如CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的广泛应用；快速原型制造技术的应用模具的快速测量技术与逆向工程应用 ； 模具材料先进的热处理和表面处理技术应用；提高模具标准化的使用率；模具的复杂化、精密化和大型化应用等等，都促进了新的成型工艺的不断涌现和新技术的不断创新。尤其是在注射模方面得到充分体现，使得成型塑料制件的质量得到很大提高。例如气体辅助注射成型、精密注射成型、热固注塑注射成型、低发泡注射成型、共注射成型、金属粉料烧结成型（例如不锈钢粉加了某些添加剂后采用注射方法成型型坯，然后烧成产品）等。而在挤出成型技术的发展方向是：减少劳动力和材料消耗，主要体现在尽量缩短更换产品的时间，尽可能在生产过程中更换及自动更换；通过增加设备的塑化能力，加大齿轮扭矩，进一步加大螺杆长径比来提高生产效率；在挤出生产线控制系统中不断应用感测技术，控制技术和人工智能技术，使制品的质量和生产的稳定性得到进一步的提高。

参考文献：

[1]杨占尧.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：航空工业出版社，2015.

[2]陶春生.模具设计与制造[M].北京：国防科技大学出版社，2013.

[3]张秀玲，黄红辉.塑料成型工艺与模具设计[M].长沙：中南大学出版社，2010年.