拉擠工藝參數(shù)--成型溫度

      我國的拉擠工業(yè)經(jīng)歷了十幾年的從無到有的歷史，無論從產(chǎn)品品種還是產(chǎn)量上均取得了可喜的進(jìn)步。但是與國外的先進(jìn)水平相比，還是存在很大的差距。除了原材料選擇上的局限性以外，拉擠工藝參數(shù)的穩(wěn)定和相互匹配性是拉擠工藝成敗的關(guān)鍵。拉擠成型工藝參數(shù)是一個相互牽制而又龐大的體系，包括成型溫度、牽引速度、配方設(shè)計、填充量等。充分了解拉擠工藝中的樹脂反應(yīng)動力學(xué)、工藝參數(shù)相互影響及其與制品性能間的相互作用，是決定制品能否實現(xiàn)設(shè)計要求、達(dá)到順利生產(chǎn)的關(guān)鍵。

成型溫度

      在拉擠成型過程中，材料在穿過模具時發(fā)生的變化是關(guān)鍵的，也是研究拉擠工藝。知道目前為止，雖然有許多研究方法，如數(shù)字模型的應(yīng)用、計算機(jī)的模擬和可供利用的工具（如壓力傳感器等），但是至今研究者們依然不明白模具中到底發(fā)生了什么，只是依據(jù)實驗及理論研究提出了一系列的推測與假設(shè)。

一般來講，認(rèn)為玻璃纖維浸膠后通過加熱的金屬模具，按其在模具中的不同形態(tài)，把模具分為三個部分。

      上圖標(biāo)示了材料穿過模具時的主要特征。盡管增強(qiáng)材料以同樣的速度穿過模具，但在某些區(qū)域內(nèi)，樹脂和纖維有相對流動。圖中繪出了模具入口和出口附近區(qū)域的樹脂速度分布圖，在模具入口區(qū)，樹脂的行為想牛頓流體，壁面速度的邊界條件意味著為零。離模具壁面有一小段距離處，樹脂的流動速度增加到與增強(qiáng)材料相當(dāng)?shù)乃�平。在模具�?nèi)壁表面上，樹脂產(chǎn)生黏滯阻力。

      在三段式模具中，人為地把這一連續(xù)拉擠過程分為預(yù)熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)。在模具上使用3對加熱板來加熱，并用計算機(jī)來控制溫度。脫離點是指樹脂脫離模具的點。樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，黏度降低。通過預(yù)熱區(qū)后，樹脂開始凝膠、固化，這時產(chǎn)品和模具界面處的黏滯阻力增加，壁面上零速度的邊界條件被打破，在脫離點處樹脂出現(xiàn)速度突變，樹脂和增強(qiáng)材料一起以相同的速度均勻移動，在固化區(qū)內(nèi)產(chǎn)品受熱繼續(xù)固化，以保證出模時有足夠的固化度。

1、溫度的確定

      模具的加熱條件是根據(jù)樹脂體系來確定的。以聚酯樹脂配方為例，首先對樹脂體系進(jìn)行差示掃描式量熱計動態(tài)掃描，得到放熱峰曲線。一般來講，模具溫度應(yīng)高于樹脂的放熱峰值，溫度上限為樹脂的降解溫度。同時做樹脂的凝膠試驗，溫度、凝膠時間、拉擠速度應(yīng)當(dāng)匹配。越熱區(qū)溫度可以較低，凝膠區(qū)域固化去溫度相似。溫度分布應(yīng)使固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠后，凝膠固化分離點應(yīng)控制在模具中部。一般三段溫差控制在20~30℃，溫度梯度不易過大。

2、模具溫度分布及分析

      以前分析拉擠型材內(nèi)的熱能傳遞和型材固化時都是假定模具溫度是已知的。其實一個完整、科學(xué)的拉擠工藝模型須包括型材內(nèi)的和模具內(nèi)的熱能傳遞。浸漬樹脂的纖維一旦進(jìn)入模具里，它的熱量就從模具壁上向型材內(nèi)傳遞，貼近模具的樹脂比型材中心的樹脂先被加熱，產(chǎn)生凝膠；固化后，反應(yīng)放熱會引起中心溫度高于模具壁的溫度。固化后由于體積收縮，樹脂會因收縮而脫離模具壁。在幾個假定條件下，對型材內(nèi)的熱能傳遞建立模型，有關(guān)學(xué)者對此作了深入的研究。因為拉擠模具為金屬模，為良導(dǎo)熱體，模具的熱能在模具的縱向和橫向上都有損失。建立模具溫度模型有助于了解模具溫度分布規(guī)律。

      加熱器的配置對型芯內(nèi)的溫度和模具溫度影響很大。一般在某些約定條件下，固化峰的位置隨加熱器的移動而移動，而加熱帶與型芯溫度峰值處的距離基本不變。這種放熱峰位置的移動是正常的，來自加熱器的熱通量是有限的，并且在這些條件下，固化時受加熱器控制的，當(dāng)熱能傳遞受“動力學(xué)”控制時，受線速度和預(yù)熱溫度的制約，型芯內(nèi)溫度峰值對加熱器的位置并不敏感。

      在模具周圍保溫和降低空氣的熱傳遞系數(shù)的影響是相同的。當(dāng)熱傳遞系數(shù)降低時，模具后半部分溫度升高，整個模具的熱量分布更均勻。因為大多數(shù)樹脂固化發(fā)生在靠近加熱器的位置，保溫對型芯溫度的影響較小，當(dāng)放熱峰遠(yuǎn)離加熱帶時，模具好選擇保溫。