高分子材料成型加工基礎(chǔ) 第八章 熱成型

1、第八章 熱成型1. 熱成型的定義。答案要點：熱成型是一種以熱塑性塑料板材和片材為成型對象的二次成型技術(shù)，其法一般是先將板材裁切成一定形狀和尺寸的坯件，再將坯件在一定溫度下加熱到彈塑性狀態(tài)，然后施加壓力使坯件彎曲與延伸，在達到預(yù)定的型樣后使其冷卻定型，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男拚闯蔀橹破?。熱成型過程中對坯件施加的壓力，在大多數(shù)情況下是靠真空和引進壓縮空氣在坯件兩面形成氣壓差，有時也借助于機械壓力或液壓力。2. 為什么自由真空成型不能制備大拉伸比的制品？答案要點：自由真空成型法成型過程中，隨著拉伸程度的增大，最大變形區(qū)（即片材中心）的厚度不斷減小，如圖所示，半球最深處的厚度只有片材厚度的30%左右，因此實際

2、生產(chǎn)中不能制備大拉伸比的制品。3. 簡述雙片熱成型過程和特點答案要點：首先將兩塊加熱至要求溫度的片材夾持在半合模具的?？蛑?，合模使片材邊緣粘合，然后將吹針插入兩片材間將壓縮空氣送至兩片材間的中空區(qū)。與此同時，通過設(shè)在兩半合模上的氣門將片材與模具間的氣體抽出，則片材就在內(nèi)部壓縮空氣及外部真空壓力的作用下與模腔內(nèi)壁緊密貼合，經(jīng)冷卻、脫模、修壁等步驟即取得制品。雙片熱成型常用來成型中空制品，具有成型快、制件壁厚均勻的特點，制件成型效果類似于吹塑和旋轉(zhuǎn)模塑成型，并且該成型方法可方便地實現(xiàn)中空制品兩組成部分在顏色、厚度及其他結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面的靈活組合。4. 要制作一直徑達2米、高5米、厚15毫米的大型聚乙烯

3、圓筒，可以采用哪些方法？答案要點：對于這種大尺寸的圓筒，很難采用擠出法生產(chǎn)，可以采用熱成型法生產(chǎn)。如可以用機械加壓法生產(chǎn)兩、三塊弧形板，通過熱熔連接成一個完整筒體。也可以采用加熱后卷繞的辦法直接卷繞成型。5. 簡述氣脹覆蓋成型和特點答案要點：氣脹覆蓋成型（billow drap forming）又稱為反向拉伸成型（reverse draw forming）,該法是氣脹預(yù)拉伸成型同覆蓋成型結(jié)合的一種成型方法。氣脹覆蓋成型法基本過程是：預(yù)熱片材向上吹脹，頂部片材為最薄處，此時陽模下移，最先接觸泡頂，同時拉伸兩側(cè)片材使壁厚趨向均勻。其后過程同陽模覆蓋成型一致，也可在覆蓋結(jié)束后從陽模抽真空輔助成型，以

4、利于片材更緊密地貼合在陽模壁上。這種方法實際上使片材在成型之前經(jīng)歷了氣脹和陽模兩次相反方向的拉伸作用，因而制品厚度均勻性更好。6. 機器設(shè)備在運輸前需要用塑料膜包裝，如何包裝并解釋機理。答案要點：可以采用熱成型中的一種原體成型方法，即用熱收縮膜包裝設(shè)備。熱收縮膜包裝成型原理是：生產(chǎn)熱收縮膜時，用一定的工藝流程在薄膜內(nèi)形成很大的殘余應(yīng)力，在室溫下使之處于凝滯狀態(tài)；當(dāng)加熱到高彈態(tài)時，這些殘余應(yīng)力將導(dǎo)致薄膜劇烈的收縮。設(shè)備包裝的具體過程是將包裝品用熱收縮薄膜包起來，再置入熱成型箱內(nèi)加熱后，薄膜開始收縮便緊包住包裝品。7. 簡述旋轉(zhuǎn)式三工位機的工作過程。答案要點：旋轉(zhuǎn)式三工位機的工作過程分為三個工位：

5、第一工位是取件和片材夾持，第二工位是片材加熱，第三工位為成型，片材在三個工位中傳遞，周而復(fù)始。8. 氣壓成型時為什么一般要設(shè)計緩沖板，應(yīng)設(shè)計在什么位置？答案要點：氣壓成型由于壓力較高，成型速度快，過高的壓力容易導(dǎo)致制件形成發(fā)泡及夾層結(jié)構(gòu)；另外，冷的壓縮空氣也會造成制件表面提前硬化導(dǎo)致制件冷拉伸產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。因此需要在氣體入口處設(shè)緩沖板，避免冷空氣直接吹到熱片材上，同時減緩片材局部受壓過大的情況。9. 熱成型的成型溫度范圍如何確定？答案要點：一般用直接觀察的辦法可大致確定成型溫度范圍和最低成型溫度，以保證在最大拉伸區(qū)域內(nèi)不發(fā)白或不出現(xiàn)明顯缺陷為準(zhǔn)，而最高成型溫度則以片材不發(fā)生降解和不會在夾持架上

6、出現(xiàn)過分下垂的為宜。這可以通過改變加熱距離和時間來調(diào)節(jié)成型溫度。為了獲得最短的成型周期，通常成型溫度都偏于下限值。10. 什么叫牽伸比？如何提高熱成型制品的牽伸比？答案要點：牽伸比為成型最大深度與寬度之比，一般表示為H/L(或D)，H為深度，L為寬度，D為直徑。為了增大牽伸比(深拉)，確保制品斷面厚度的均勻性，可采用預(yù)拉伸的辦法，如前面介紹的采用柱塞輔助以及氣脹預(yù)拉伸方法都是為此目的。11. 成型速度對熱成型制品的性能有何影響？厚片材和薄片材的成型速度有何區(qū)別？答案要點：熱成型的成型速度一般是指最終成型時片材所受到的牽伸速率，過大的成型速度會導(dǎo)致材料因為流動不足而使產(chǎn)品在偏凹(或凸)的位置出現(xiàn)

7、厚度過薄的現(xiàn)象，甚至被拉穿而成為廢品。但過小的速率又會因片材的先行冷卻而出現(xiàn)裂紋。薄型片材的牽伸一般都應(yīng)快于厚型的，因為前者的溫度在成型時下降較快，應(yīng)適當(dāng)提高成型速度。12. 模具溫度對熱成型制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有何影響？答案要點：模溫高時，制品表面光澤度高，輪廓清晰，但成型周期延長。適當(dāng)?shù)哪剡€可減小制品的內(nèi)應(yīng)力，減少制品拉伸皺痕。13. 熱成型加工過程中為什么需考慮材料的軟化溫度范圍和熱態(tài)力學(xué)強度？如何從這兩方面選擇適宜熱成型加工的材料結(jié)構(gòu)？答案要點：熱成型過程中材料的溫度下降很快，需要材料在較寬的溫度范圍都能保持適當(dāng)?shù)娜犴g性，可塑性和彈性，才能保證最終制品邊角部分的完整性，因此適合熱成型過

8、程的材料軟化溫度范圍應(yīng)比較寬。熱成型加工的聚合物分子量分布應(yīng)比較寬。材料還需具有較高的熱態(tài)力學(xué)強度，否則熱態(tài)下一經(jīng)牽伸就會厚薄嚴重不均，這就要求用于熱成型的熱塑性塑料分子量不宜過低。另外可通過在分子鏈中引入強極性基團或交聯(lián)結(jié)構(gòu)限制分子鏈的相互滑移，提高材料的熱成型加工性能。14. 與注塑成型相比，熱成型有哪些優(yōu)勢和不足？為什么？答案要點：與注塑成型相比，熱成型設(shè)備投資低；由于成型溫度、壓力低，對模具耐熱壓要求低，所以模具費用低；易成型大制件；易于產(chǎn)品更新。不足在于原材料損耗大；成型溫度低導(dǎo)致制品殘余應(yīng)力大；成型形狀受限，通常只有一面被模具定型；制品精度較低；生產(chǎn)人力成本高。15. 采用單面電加熱方式對8毫米的ABS板材真空覆蓋成型后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)以下情況，試分析可能原因并提出解決方案（1）表面起泡（2）制品側(cè)面和底部交界處很脆（3）制品內(nèi)側(cè)沒有出現(xiàn)陽模表面那樣清晰的花紋答案要點：由于ABS是熱的不良導(dǎo)體，采用單面電加熱方式對8毫米這樣的ABS厚壁板材加熱時，片材內(nèi)部和外表面間熱傳遞距離太遠，因此表面已過熱而內(nèi)部尚未充分受熱；表面起泡的另一原因是ABS易吸水受潮，因此加熱前應(yīng)在較低溫度下預(yù)熱。真空覆蓋成型時制品側(cè)面和底部交界處是成型過程中材料受到牽伸變形最大的部分，也是厚度最小的部分，同時又是最后定型的部分