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    拉擠產品的外觀狀及工藝控制

    放大字體  縮小字體 發布日期:2019-12-23  瀏覽次數:313
    核心提示:鳥巢 增強纖維在模具入口處相互纏繞,尋致產品在模具內破壞。它的原因有:①纖維斷了;②纖維懸垂的影響;③樹脂粘度高;④纖維粘附著的樹脂太多;⑤牽引速度過高;⑥模具入口的設計不合理
     1. 拉擠工藝中的缺陷
    (1)鳥巢  增強纖維在模具入口處相互纏繞,尋致產品在模具內破壞。它的原因有:①纖維斷了;②纖維懸垂的影響;③樹脂粘度高;④纖維粘附著的樹脂太多;⑤牽引速度過高;⑥模具入口的設計不合理。
    (2)固化不穩定性能  在模具內粘附力突然增加,可引起產品在模具內破壞。原因分析:①牽引速度過高;②由預固化引起的熱樹脂突然回流。
    (3)粘模   部分產品與模具粘附,使產品拉伸破壞。原因公析;①纖維體積份數小,填料加入量少;②內脫模劑效果不好或用量太少。
    (4)起鱗  表面光潔度差。原因分析:①脫離點應力太高,產生爬行蠕動;②脫離點太超前于固化點
    (5)未完全固化  苯乙烯單體的蒸氣壓力太高或冷凝物太多,苯乙烯閃蒸時使產品產生裂紋。分析其原因:①速度太快;②溫度太低;③模具太短。
    (6)局部固化  由于型材的內部固化遠滯后于型材表面固化,而引起產品出現內部裂紋。原因分析:產品太厚。
    (7)白粉  產品出模后,制品表面附著白粉狀物。
    原因:①模具內表面光潔度差;②脫模時,產品粘模,導致制品表面損傷。
    (8)產品表面有液滴  產品出模后表層有一層粘稠液體。原因:①制品固化不完全,溫度低或拉速過高;②纖維含量少,收縮大,未固化樹脂噴出;③溫度過高,使產品表層的樹脂降解。
    (9)溝痕,不平  產品的平面部分不平整,局部有溝狀痕跡。原因:①纖維含量低,局部的纖維紗過少;②模具粘制品、劃傷制品。
    (10)白斑  含有表面氈,連續氈的產品的表層常常出現局部發白或露有白紗現象。原因:①紗氈浸漬樹脂不完全,氈層過厚,或氈的本身性能不好;②有雜質混入,在氈層間形成氣泡;③產品表面留樹脂層過薄。
    (11)裂紋  制品表面有微小裂紋。原因:①裂紋只在表層,樹脂層過厚產生表層裂紋;②樹脂固化不均引起熱應力集中,形成應力開裂,此裂紋較深。
    (12)表面起毛  纖維露出制品表面。原因有:①纖維過多;②樹脂與纖維不能充分粘結,偶聯劑效果不好。
    (13)表面起皮、破碎  原因分析:①留樹脂層過厚;②成型內壓力不夠;③纖維含量太少。
    (14)制品彎曲、扭曲變形  原因分析:①制品固化不均,非同步,產生固化應力;②制品出模后壓力降低,在應力作用下變形;③制品里的材料不均勻,導致固化收縮程度不同;④出模時產品未完全固化,在外來牽引力作用下產生變形。
    (15)制品缺邊角  原因分析:①纖維含量不足;②上、下模之間的配合精度差或已劃傷,造成在合模線上有固化物料結、積聚、致使制品缺角、少邊。
    2. 拉擠工藝參數的重要性
       成型溫度、拉擠速度、牽引力是拉劑工藝最重要的三個工藝參數??刂瞥尚蜏囟鹊碾y度較大。
       解決拉擠成型FRP制品缺陷的方法,是具體分析缺陷的原因,逐步調節各工藝參數,如:增加粗紗的數量、成型溫度、拉擠速度等。在拉擠過程中邊調節邊觀察,首先在事先選定的工藝條件的基礎上進行微調、摸索,最后獲得并采用最佳工藝參數。
       制品產生缺陷前往往有預兆,如:牽引力的升高。以后從這些預兆可以判斷、分析出將要出現的問題,及時采取措施。當缺陷產生時,應立即關機停產。把工藝暫停排除故障后再重新啟動生產線。
       目前,拉擠工藝的操作都依賴操作者去選擇各工藝參數,處理異常情況的監控產品質量,這里特別強調,操作者去創造最優操作條件,采用專門的系統使工藝自動化。這樣可以優化操作設置點,及時處理緊急情況,并且利用定性、定量的信息去完善地控制產品質量。
    拉擠工藝的科學管理
       拉擠工藝的科學管理的內容有:①原材料驗收;②中間材料檢驗;③工藝參數控制;模具管理;⑤產品檢驗;⑥使用模擬實驗;⑦性能表征。
    1. 原材料驗收
       根據產品性能要求及工藝設計來選擇材料。原材料驗收的內容如下:
     (1)樹脂  粘度,單體含量,酸值,分子量,反應性(膠凝時間、固化時間、放熱峰),外觀(色澤/膠凝微粒/污染)。
     (2)玻纖氈  質量(單位為g/m2)、抗拉強度、粘結劑含量。
     (3)玻纖粗紗  支數、粘結劑含量、懸垂度、粘結劑遷移、含水量。
     (4)填料  粒度分布、含水量。
     (5)添加劑  引發劑、脫膜劑、著色劑等。原材料入庫后必須取樣試驗,這些試驗的結果對查找工藝中的問題是非常有益的,有的國產原材料的質量明顯低于產品質量要求。
    2.中間材料檢驗
      中間材料或過程材料主要指配制好的樹脂膠液的由紗架引出的增強纖維,中間材料檢驗的內容如下。
     (1)樹脂  粘度、反應性(膠凝時間、固化時間、放熱峰)、填料的分散狀態,污染情況、樹脂的溫度等。
     (2)玻纖氈  纖維的分布,缺陷(太重或太輕)、寬度的公差、污染情況與粘結劑可熔性。
     (3)玻纖粗紗  纏繞情況、導紗通道上玻璃毛聚積、懸垂度、浸漬狀態。
     (4)添加劑  分散狀態,在樹脂中懸浮狀態。
       按配方配制的樹脂的性能是中間材料中極為生要的、樹脂中的所有組分必須充分混和、分散均勻。樹脂粘度一般為0.2200~1.200Pa•s。其反應活性SPI測試地果對工藝有參考價值,更好的方法是DSC法,它可測定在一定的升溫速率下樹脂體系的起始固化反應溫度,固化反應終了溫度和放熱峰,此方法和拉擠工藝更接近,為了與工藝相匹配,在浸膠溫度下的樹脂必須有較長的適用期/凝膠時間,一般適用期應大于8h,至少應等于在正常拉擠速下,纖維束從入膠槽至出模具口所需的時間。
       連續纖維氈的幅寬要求嚴格,太寬或太窄都會給生產工藝或產品質量帶來不良后果,要特別關注粗紗纏結和玻璃毛聚積。內抽頭紗使用到后期會出現周圍紗向內部塌陷,導致紗纏結,浸漬粗紗行至膠槽口時,應用刮股孔板刮掉粗紗上多余的樹脂,防止由于樹脂的粘帶剪切和積累導致粗紗相互干擾,糾纏。刮股孔板刮下的樹脂流回膠槽。但模具入口處擠出的樹脂一般不能再用,因為它已和熱模接觸,產生熱污染。粗紗的懸垂度不宜過大,特別在紗團多時易造成紗間架橋、磨損等,會導致斷紗,玻璃無聚積。
       拉擠工藝一般采用內抽頭,玻纖粗紗,該粗紗使用時紗被加捻,有的產品不希望粗紗被加捻,這時應采用外抽頭粗紗:該紗從軸切方向拉出,每團紗的張力一致,這對提高拉擠FRP產品的力學性能很有利。
    3.工藝參數控制
       拉擠速度和模具溫度是最重要的拉擠工藝參數,生產中具體控制的參數有:模具溫度分布、拉擠速度、模具內樹脂放熱峰的位置、牽引力、夾持力。
     (1) 模內的溫度分布決定著拉入模內的材料的加熱速率和材料在模內暫時受熱過程中所能達到的固化度,決定樹脂在模內開始固化反應的位置、放熱峰位置及放熱量。這就在求在使用每種批號的樹脂前,必須測定它的固化反應性能,用熱電偶測出材料在模具中的放熱曲線。從該曲線可找到對應于一定拉速下模內產生樹脂固化的位置,以及模內各點的確切溫度,從而完整而準確地描述了拉擠工藝條件。
     (2)拉擠速度對產品性能和生產效率有重大的影響。當拉速增加時由于材料在模內固化點的漂移,使得牽引力增加——因為內壓區和凝膠摩擦區變長。拉擠速度的上限與樹脂、纖維、模具三者的具體情況以及拉擠設備的能力有關。樹脂固化是放熱反應,而且型材離開模具后固化反應仍繼續進行。實際上在型材離開模具前,無需也不能完全固化。但是型材離開模具后,必須固化得足以保持產品形狀,且具有足夠的抗拉強度和壓縮強度,足以承受牽引夾具所施加的壓力,拉擠的提高必須以此為前提,不適宜的拉擠速度會降低產品質量。
     (3)牽引力  牽引力是重要的拉擠工藝參數之一,影響牽引力的因素很多,如:材料的熱膨脹性、樹脂/模具粘著特性、樹脂的體積收縮率、型材的內摩擦性等。通過測量在線牽引力可獲取有關工藝條件的信息。許多拉擠工藝的故障的預兆都是牽引力驟然增加。呈鋸齒形的牽引力足跡反映型材脫粘點蠕動的不穩定性。牽引力的監測在評價新的和潛在的拉擠樹脂系統中很有用。
     
     (4)夾持力  夾持力的大小以牽引時產品被夾住,不滑動為宜。它與牽引力有關。夾持力太大會使產品產生裂紋、壓痕等;太小會導致產品在夾具內打滑。一般拉擠工藝要采用與產品外形相適合的夾具。拉速過快或波動,導致產品在模內滑動勢必影響產品的質量和性能,這是不允許的。
    4.模具管理
        拉擠模具通常采用工具鋼,粗加工后再精加工,表面鍍硬鉻,使模內型面的硬度達到65~70HRC(洛氏硬度),最后用拋光工具拋光,使型面達到很高的光潔度。這樣不僅可減小摩擦系數,延長模具的使用壽命,而且也會改善對樹脂的防粘特性。鍍鉻良好的工具鋼模具,拉擠10~30km的型材后,型面便開始逐漸粗糙,經調頭使用或重新維修(2~3次)后,最多還可拉擠70~80km型材。設計模具主要考慮的因素有:模具材料、及其熱膨脹性和樹脂的固化收縮率。
        模具檢查的內容有:模具型面的硬度和光潔度、合模精度、模具夾緊力、模腔尺寸等。模具需要進行保養維修。嚴禁用鋼制品劃傷模內型面。模具不用時應將模內型腔清理干凈,保護好。如有芯模要將芯模掛起(防止重力彎曲變形)。
    5.產品檢驗
        一般地說拉擠制品很少需要修飾。拉擠制品檢驗的內容有:外觀檢驗、整體性檢驗和尺寸檢驗。
        拉擠制品產生缺陷的原因大致有三類:材料組成、工藝參數和工藝方法。材料組成指由樹脂配方、粗紗、玻纖氈等到質量因素引起的缺陷;工藝參數指模具溫度、拉速等引起的缺陷;工藝方法指與樹脂浸漬方法、導紗機構、預成型模具、成型模具和拉擠設備相關聯的缺陷。拉擠制品檢驗、缺陷分類見表9-10。
    表9-10 產品檢驗/缺陷分類

    外   觀

    整 體 性

    尺寸一致性

    (1)色斑A、B

    (1)橫面破裂A、B

    (1)厚度A

    (2)混有雜質A、C

    (2)表面開裂A、B

    (2)成角度B、C

    (3)痕C

    (3)分層B

    (3)同心度C

    (4)表面粗糙B、C

    (4)起泡B

    (4)翹曲B、C

    (5)掉皮(碴)A、B

    (5)密集氣孔A、B、C

    (5)扭曲C

    (6)分型線處磨損A、B

    (6)內部氣泡C

    (6)長度C

    (7)角部磨損C

    (7)浸漬不良A、C

    (7)垂直度C

    (8)薄氈覆蓋不全C

    (8)圓角破裂A、C

     

    (9)光澤不好A

    (9)疊層起皺C

     

     

    (10)燈芯狀破壞A、B

     

    注:表中A、B、C為缺陷原因分類,材料組成,B  工藝參數,C  工藝方法。

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