第三章-噴射成型

1、噴射成型工藝及應(yīng)用噴射成型工藝及應(yīng)用授授 課課 人：劉東雷人：劉東雷單單 位：南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院位：南昌大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院系系 所：材料成型系所：材料成型系高分子材料成型新技術(shù)及模具高分子材料成型新技術(shù)及模具CAD/CAE/KBECAD/CAE/KBE研究室研究室目目 錄錄 概論概論 噴射成型工藝的原材料及模具噴射成型工藝的原材料及模具 噴射成型工藝噴射成型工藝 噴射成型制品質(zhì)量控制噴射成型制品質(zhì)量控制 典型工藝的發(fā)展典型工藝的發(fā)展噴成成型簡介噴成成型簡介噴射成型的定義噴射成型的定義由來：由來：在低壓接觸成型工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一在低壓接觸成型工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種成型效率相對較高的工藝，主

2、要是將手糊成型種成型效率相對較高的工藝，主要是將手糊成型中纖維鋪覆和浸漬工作由設(shè)備來完成。中纖維鋪覆和浸漬工作由設(shè)備來完成。定義：定義：是利用設(shè)備將樹脂霧化，并于即時切斷的是利用設(shè)備將樹脂霧化，并于即時切斷的玻璃纖維在空間混合后，噴在模具表面上、排出玻璃纖維在空間混合后，噴在模具表面上、排出氣泡并壓實(shí)，固化成型。氣泡并壓實(shí)，固化成型。 噴射成型工藝過程噴射成型工藝過程噴槍噴槍噴射機(jī)噴射機(jī)噴射成型工藝的發(fā)展噴射成型工藝的發(fā)展目前噴射成型在各種成型方法中所占比重很大目前噴射成型在各種成型方法中所占比重很大, ,美國占美國占27%27%，日本占，日本占16%,16%,用以制造汽車車身用以制造汽車車身

3、, ,船船身身, ,浴缸浴缸, ,儲灌的過渡層儲灌的過渡層. .國內(nèi)用的噴射成型機(jī)主國內(nèi)用的噴射成型機(jī)主要是依靠進(jìn)口。要是依靠進(jìn)口。噴射成型工藝特點(diǎn)噴射成型工藝特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)效率高：是手糊的生產(chǎn)效率高：是手糊的24倍。倍。 材料成本降低：粗紗代替織物、可加入大量材料成本降低：粗紗代替織物、可加入大量的填料。的填料。 成型過程中無縫接，制品整體性好。成型過程中無縫接，制品整體性好。工藝自由度大：生產(chǎn)過程中可根據(jù)產(chǎn)品性能工藝自由度大：生產(chǎn)過程中可根據(jù)產(chǎn)品性能須要自由調(diào)節(jié)產(chǎn)品厚度、纖維含量、長度等。須要自由調(diào)節(jié)產(chǎn)品厚度、纖維含量、長度等。噴射成型工藝特點(diǎn)噴射成型工藝特點(diǎn)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 產(chǎn)品強(qiáng)度

4、不高：增強(qiáng)材料以短切形式存在。產(chǎn)品強(qiáng)度不高：增強(qiáng)材料以短切形式存在。 材料（能源）損耗較大：操作過程中須要霧材料（能源）損耗較大：操作過程中須要霧化和分散?；头稚?。 操作環(huán)境差：霧化、分散。操作環(huán)境差：霧化、分散。 陰模成型難度較大，適合大型制品。陰模成型難度較大，適合大型制品。設(shè)備投資比手糊成型大。設(shè)備投資比手糊成型大。噴射成型分類噴射成型分類膠液噴射動力形式：動力形式：氣動型：霧化效果好，飛濺嚴(yán)重，環(huán)境差。液壓型：飛濺相對減少，環(huán)境改善。膠液噴射噴出形式：噴出形式：預(yù)混型：設(shè)備簡單、清洗困難，樹脂容易堵塞。內(nèi)混型：不須直接霧化固化劑，環(huán)境污染小，仍需清洗槍頭，易堵塞。外混型：槍頭免清洗，

5、固化劑單獨(dú)霧化，環(huán)境污染嚴(yán)重。噴射成型原材料、模具噴射成型原材料、模具及設(shè)備及設(shè)備原材料選擇原則： 產(chǎn)品性能指標(biāo) 成型工藝性 價(jià)格低a. 貨源充足玻璃纖維粗紗 不飽和聚酯樹脂乙烯基樹脂 噴射成型樹脂體系噴射成型樹脂體系黏度：黏度：要求樹脂易于噴射并霧化，以利于浸潤玻纖材料、利于加入更多填料，降低成本。黏度過大時，噴出、霧化、浸潤都可能出現(xiàn)問題。觸變性：觸變性：是噴射成型樹脂最重要的特點(diǎn)是噴射成型樹脂最重要的特點(diǎn)，其作用是盡量保證樹脂留在所噴位置不流動，噴射成型樹脂觸變性一般控制在1.54Pa。觸變性差的樹脂成型，易于造成高位干紗，如果采用黏度更大的樹脂或增加填料，又不利于浸漬纖維、脫泡困難。固

6、化特性：固化特性：噴射成型操作須要一定的時間，且產(chǎn)品大小與形狀不同，操作時間也有差異，這就須要樹脂有適宜的固化特性和可控性。浸漬脫泡性：浸漬脫泡性：要求樹脂對纖維的浸漬性好，輥壓易于脫泡。噴射成型增強(qiáng)材料體系噴射成型增強(qiáng)材料體系防靜電：防靜電：表面處理劑一般采用沃蘭、硅烷類（切割性較好）硬挺度：硬挺度：適當(dāng)、易于切割分散性：分散性：分散性好浸漬性：浸漬性：浸漬效果好，速度快噴射成型模具噴射成型模具設(shè)計(jì)要求：符合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度、剛度：要求，能夠承受成型過程中接觸外力作用脫模性：好收縮、變形：考慮產(chǎn)品的收縮性要求，預(yù)收縮放量、反變形設(shè)計(jì)，特別是陰模成型過度圓角：在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)，圓角設(shè)計(jì)盡

7、可能的大模具材料：無特殊要求，一般復(fù)合材料成型的模具材料均可，金屬、玻璃鋼等。噴射成型設(shè)備噴射成型設(shè)備噴射成型工藝所用的主要設(shè)備是噴射機(jī)。噴射成型設(shè)備，從簡單的噴射成型機(jī)到自動化噴射成型生產(chǎn)線，經(jīng)歷了一個較長的發(fā)展過程。我國在60年代已開始了噴射設(shè)備的研制開發(fā)工作，但目前國內(nèi)生產(chǎn)的廠家極少，但這一技術(shù)是應(yīng)該發(fā)展的。噴射機(jī)：主要是由樹脂噴射系統(tǒng)和無捻粗紗切割噴射系統(tǒng)組成。其功能是由纖維切割器噴射出的、與樹脂成一定重量比的、專用的短切玻纖無捻粗紗紗段，均勻的撒落在由樹脂噴槍噴嘴噴射出的、具有一定速度、霧化的、含有各種助劑的樹脂微粒形成的扇面上，然后二者同時噴射到模具型面上，經(jīng)軋棍、擠壓、固化、脫模

8、而成型為玻璃鋼制品。柱塞泵式噴射成型機(jī)（STJ01）噴射成型工藝噴射成型工藝促進(jìn)劑樹脂填料玻璃纖維無捻粗紗固化劑樹脂噴槍切紗器噴射模具輥壓排泡固化脫模毛坯件修整成品噴射成型噴射成型工藝流程 工藝流程工藝流程纖維材料： 材料：無捻粗紗； 含量：通?？刂圃?0%左右，低于25%時，輥壓方便，但制品強(qiáng)度低，纖維含量高于45%時，輥壓脫泡困難；長度：以25mm為宜。工藝參數(shù)工藝參數(shù)樹脂材料： 材料：噴射制品采用不飽和聚酯樹脂； 含膠量：約為60%左右，含膠量過低，含膠量不均，粘接不牢； 引發(fā)劑：噴射系統(tǒng)中，促進(jìn)劑比例一般是固定的，引發(fā)劑用量須要根據(jù)環(huán)境溫度和制品要求在0.5%4%之間調(diào)整； 凝膠測試：

9、每次噴射成型前須要做凝膠測試 ；膠液粘度： 應(yīng)控制在易于噴射霧化、易于浸漬玻璃纖維、易于排除氣泡而又不易流失，粘度控制在0.30.8Pa.s，觸變指數(shù)以1.54為宜。噴射量： 在噴射成型中，應(yīng)始終保持膠液噴射量與纖維切割量的比例適宜。柱塞泵供膠的膠液噴射量是通過柱塞的行程和速度來調(diào)控的。噴射量與噴射壓力和噴嘴直徑有關(guān),噴嘴直徑在1.2-3.5mm之間選定，可使噴膠量在8-60g/s之間調(diào)變，柱塞泵供膠的膠液噴射量是通過柱塞的行程和速度來調(diào)控的。噴槍夾角： 對樹脂與引發(fā)劑在槍外混合均勻度影響極大，不同夾角噴射出來的樹脂混合交距不同，為了操作方便，一般選用20夾角為宜。噴槍口與成型表面距離350-

10、400mm，確定操作距離主要考慮產(chǎn)品形狀和樹脂液飛失等因素，如果要改變操作距離，則需調(diào)整噴槍夾角以保證樹脂在靠近成型面處交集混合。噴霧壓力： 噴霧壓力大小要能保證兩種樹脂組分均勻混合，同時還要使樹脂損失最小。壓力太小，混合不均勻；壓力太大，樹脂流失過多。適宜的壓力同膠液黏度有關(guān)，若黏度在0.2Pa.s時，霧化壓力為0.3-0.35MPa。工藝要點(diǎn)工藝要點(diǎn)p成型環(huán)境溫度以20-30度為宜，再高，固化快、系統(tǒng)易堵塞；過低，膠液黏度大，浸潤不均，固化慢。p制品噴射成型工序應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以免因操作者不同而產(chǎn)生過的質(zhì)量差異。p為避免壓力波動，噴射機(jī)應(yīng)由獨(dú)立管路供氣，氣體要徹底除濕，以免影響固化。p樹脂膠液溫度

11、應(yīng)根據(jù)須要進(jìn)行加溫或保溫，以維持膠液黏度適宜。p噴射開始，應(yīng)注意玻璃纖維和樹脂噴出量，調(diào)整氣壓，以達(dá)到規(guī)定的玻璃纖維含量.p纖維切割不準(zhǔn)(誤切)而要調(diào)整切割輥與支承輥間隙，為使纖維噴出量不變，也要調(diào)整氣壓，如必要時，需要轉(zhuǎn)速表校驗(yàn)切割輥轉(zhuǎn)速。p噴射成型時，在模具上先噴涂一層樹脂，然后再開動纖維切割器；噴射最初和最后層時，應(yīng)盡量薄些，以獲得光滑表面。p噴槍移動速度均勻，不允許漏噴，不能走弧線；p相鄰兩個行程間重疊寬度應(yīng)為前一行程寬度的1/3，以得到均勻連續(xù)的涂層；p前后涂層走向應(yīng)交叉或垂直,以便均勻覆蓋。p每個噴射面噴射完后，立即用壓輥滾壓，要特別注意凹凸表面，壓平表面，修整毛刺,排出氣泡，然后

12、再噴出第二層。n要充分調(diào)整噴槍和纖維切割噴射器噴出的纖維和膠衣的噴射直徑，以期得到最好的噴射效果。n噴射曲面：噴射方向應(yīng)始終沿曲面法線方向。n噴射溝槽：應(yīng)先噴射四周和側(cè)面，然后在底部補(bǔ)噴適量纖維，防止樹脂在溝槽底部聚集。n噴射轉(zhuǎn)角：應(yīng)從夾角部位向外噴射，防止在角尖出現(xiàn)樹脂聚集。噴射成型制品質(zhì)量控制噴射成型制品質(zhì)量控制u流掛現(xiàn)象u浸漬性差u固化不均、不足u粗砂切割不良u氣泡u厚度不均u白化、龜裂缺陷種類缺陷種類垂流缺陷產(chǎn)生的原因n樹脂黏度,觸變度低n噴射時的玻璃纖維體積大n玻璃纖維含量低垂流缺陷的防治n提高黏度和觸變度，厚度大于5mm時,效果不大n提高樹脂噴射壓力n縮短玻璃纖維切割長度n使噴槍接近型面進(jìn)行噴涂n提高玻璃纖維含量浸潤不良產(chǎn)生的原因1 樹脂黏度高2 樹脂與玻璃纖維噴涂直徑不一致3 玻璃纖維含量高4 凝膠快浸潤不良的防治1 使黏度降低到0.8Pa.s以下2 調(diào)整噴涂直徑3 降低含量4