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浅谈PVC型材壁厚均匀度控制方法

2024/3/4 9:40:26      点击:931
前言

          按照GB/T 8814-2017《门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》标准规定:A类型材可视面壁厚≥2.8mm,非可视面壁厚≥2.5mm;B类型材可视面壁厚≥2.5mm,非可视面壁厚≥2.2mm,取消了C类型材,壁厚达到国标要求型材理论米重增加已成必然。PVC型材市场销售规则是按照理论米重乘根数乘米数计算出吨位数,按照吨位数销售。型材生产厂家在保证壁厚达标的情况下,要通过控制原材料消耗在理论与实际比值为1以内来控制成本,这就对型材壁厚的均匀性提出了要求。实际生产过程中,大部分模具生产出来的型材,可视面实际壁厚在2.4-2.8mm之间,整体壁厚不均匀,米重超重,造成原材料消耗成本增加,断面不规整,型材弯曲,影响产品外观质量,壁厚最薄处达不到国标要求,产品质量不合格。造成型材壁厚不均匀的要原因有哪些呢?本文就此问题从模具影响因素方面进行分析讨论,以供读者参考。

一、型材壁厚不均匀的原因


1、口模出料不均匀

       口模出料均匀性包括“出料速度差异”和“型坯厚差异”两个要素,判断口模是否出料均匀,只需在口模出口处用专业铲刀迅速截取长约20㎜、塑化良好的型坯切片3~4片进行测量,若型坯纵向各侧面的长度误差(取各切片的平均值)不超过10%,且外壁、内筋各处的厚度(因有离模后的膨胀效应、因此厚度并不等同与制品的壁厚)对应关系符合产品截面图纸要求则视为合格。由于PVC型材截面不规则,型腔流道设计十分复杂,要保证型材截面各个部位流速均匀一致难度较大,而且在模具使用较长时间后,型腔内壁会产生磨损,进一步加大了型材截面流速不均匀,从而口模出料不均匀导致型材壁厚不均匀。

2、模头温控系统加热失效造成局部出料不均

      正常挤出时发生壁厚偏差,大多采用口模温度进行调整,有时口模温度相差20℃-25℃左右,属于非正常工艺温度,严重不符合工艺要求,实际上型材壁厚尺寸是模具调试时,在口模设定温度一致的前提下,(通常口模温度各区为190~200℃,通过修模,使口模间隙和内壁角度及分流锥对型材壁厚和截面物料按需均匀分配得以实现的。生产时,口模温度尽量一致,PVC-U型材口模温度一般设定在190~200℃,当型材壁厚发生变化时,尽量在10℃范围内进行微量协助调整,否则应予以修模。因为单纯依赖口模温度调整壁厚,一方面会使型材各部位尺寸变化率超差,型材截面聚集较大的内应力。型材内应力的存在,不仅使型材在使用中出现弯曲变形或开裂,同时也影响力学性能及表观质量。另一方面,通常只能对整块挤出模头加热板的温度进行调控,无法针对某个局部位置进行调控,挤出口模各部位出料速度受型腔大小、型腔表面光洁度、模具加工精度等因素影响,出料不均匀问题难以解决。

二、型材壁厚不均匀的修模方法


         首先对模具影响壁厚的基本情况进行排查,检查口模定型段型腔主间隙的均匀性,间隙差≤0.02mm;检查流道内有无死角、台阶或糊料现象,将型腔抛光至镜面(Ra≤0.02µm);检查尾椎分流中心是否合理并予以调整。如果以上没有问题口模出料仍不均匀,需对模头进行修理,模头在修理时对出料快的区域一般采用焊堵结合的原则进行“阻流”,考虑对其可靠性、模具出料的稳定性、清模方便及修模后对产品质量影响等因素,应以焊为主堵为辅,不允许采用调整模头成型缝隙方法来修模,因为这样即使出料均匀,产品因成型缝隙不同也会造成产品的壁厚不均匀。各截面尺寸若差别小,可通过调节模头加热板的温度来控制。但各区温度差不得大于10℃;若出料差别较大,焊补时支架板、压缩板顺序作业。对出料慢的区域可以加大分流段型腔尺寸或调整尾椎分流角度进行“疏流”,预成型板原则上是不允许修理的,特殊情况下预成型板大面每面修模量不得大于0.15mm,口模原则上不允许修理,需保留模具设计合理的压缩比,保证各个面出料稳定。如果要采用“堵”的修模措施,该堵块应堵在靠近机颈的支架板上,且堵块宽度不得大于6mm。因为这种措施对产品影响较大,易使产品产生收缩痕、暗线、愈合痕、大面不平整等,所以只能用于后面,放置堵块应使堵腔处过紧配合,且配合面应平整,没有漏隙,以防止堵块受压挤落或漏隙里产生积料,生产过程中产品上产生黄线,该堵块应与料流方向平行,不能有倾斜,以防力过大被挤出。为了使阻力减小,堵块应做成如图一所示。

三、型材壁厚不均匀的修模方法


         首先对模具影响壁厚的基本情况进行排查,检查口模定型段型腔主间隙的均匀性,间隙差≤0.02mm;检查流道内有无死角、台阶或糊料现象,将型腔抛光至镜面(Ra≤0.02µm);检查尾椎分流中心是否合理并予以调整。如果以上没有问题口模出料仍不均匀,需对模头进行修理,模头在修理时对出料快的区域一般采用焊堵结合的原则进行“阻流”,考虑对其可靠性、模具出料的稳定性、清模方便及修模后对产品质量影响等因素,应以焊为主堵为辅,不允许采用调整模头成型缝隙方法来修模,因为这样即使出料均匀,产品因成型缝隙不同也会造成产品的壁厚不均匀。各截面尺寸若差别小,可通过调节模头加热板的温度来控制。但各区温度差不得大于10℃;若出料差别较大,焊补时支架板、压缩板顺序作业。对出料慢的区域可以加大分流段型腔尺寸或调整尾椎分流角度进行“疏流”,预成型板原则上是不允许修理的,特殊情况下预成型板大面每面修模量不得大于0.15mm,口模原则上不允许修理,需保留模具设计合理的压缩比,保证各个面出料稳定。如果要采用“堵”的修模措施,该堵块应堵在靠近机颈的支架板上,且堵块宽度不得大于6mm。因为这种措施对产品影响较大,易使产品产生收缩痕、暗线、愈合痕、大面不平整等,所以只能用于后面,放置堵块应使堵腔处过紧配合,且配合面应平整,没有漏隙,以防止堵块受压挤落或漏隙里产生积料,生产过程中产品上产生黄线,该堵块应与料流方向平行,不能有倾斜,以防力过大被挤出。为了使阻力减小,堵块应做成如图一所示。

图片图一 堵块图示

        这样一方面是缓解正面的料流压力,另一面是消除产品上的愈合痕。堵块数量不应过多,且各堵块之间距离不得小于5mm,更不允许有死角(突变的凸台、毛刺)。如有条件,对大面快的部位可采用熔焊方法进行修模。焊有氩弧焊、银焊、铜焊、模具修补机熔焊等。几者相比较,氩弧焊变形大,且焊接面硬度高,不易修正;银焊、铜焊次之,所以用得较多的还是熔焊机补焊。焊件材料应为不锈钢,且焊件与型板间没有空隙,以免糊料和焊件脱落。

      结语


      PVC异型材壁厚的影响因素有很多,物料流动性、融体压力、冷却水温度、牵引稳定性等均能引起壁厚变化,但壁厚均匀度很大程度上取决于模具的调试。挤出模具的调试是一项经验性非常强的工作,挤出不良现象产生的原因涉及到物料、挤出工艺、模具和挤出设备、干混料等诸多方面。问题出现后,模具调试人员应准确判断、分析,采用最简单的方式解决问题。