滾塑成型模具         

3．1  概述         

模具是滾塑成型中不可缺少的重要裝備。  滾塑模具簡單，為無壓成型模具，因此壁薄，輕質。滾塑模具由上下兩半模組成，并用夾板固定。為了排出模腔內形成的氣體，防止制品變形，模具上開設排氣孔。        

 在滾塑工業中，模具的制作有三種常用方法：鋼板焊接、鋁合金鑄造和電鍍成型。滾塑成型對模具材質強度要求不高，但必須具有良好的熱傳導性，并能抵擋頻繁加熱與冷卻過程中的應力交替。顯然低碳鋼、鋁、不銹鋼等都是理想的制模材料。選擇模具制作方法時通常要考慮以下三個方面：構造的復雜程度，模具的數量和制品表面質量要求。而在這三個要求中，制品的形狀和尺寸占主導地位。我們可根據不同的情況選用不同的制作方法。同時，在制造模具時，成本是另外的一個重要因素。模具制作成本包括了制模材料、模具厚度、分型面的位置、模具數量和表面處理情況等等。合理設計滾塑模具結構和正確選用模具材料是獲取表面光潔無氣泡、壁厚均勻無應力的優質制品的首要保證。         

模具殼體的壁厚設計按常壓容器的設計規范進行，即從剛度計算出發，結合制品厚度、加熱方式及制模方法等綜合考慮。一般較大型的模具采用鋼板，其厚度為2—4mm，模具內壁要拋光。另外模具厚度取決于旋轉方向和加熱方式，用于熱液體傳導加熱的模具，壁較厚些，一般為7．9～12．7mm，以保證傳熱均勻，不發生熱點；而熱風循環加熱的模具，壁較薄些，一般為5～7mm。         

3．2  鑄鋁模具        

 用傳統的砂型鑄造生產的鑄件精度低、制模周期長，鑄件表面質量更無法達到滾塑模的要求，鑄后還需人工打磨拋光。因此，生產滾塑用鑄鋁模就必須采用精密鑄造方法，同時引入快速制模技術，縮短模具的制造周期。只有這樣，滾塑成型投資少、見效快的優勢才能得以充分顯示。現代精密鑄造的工藝方法多種多樣，對于像滾塑模具這樣尺寸較大且形狀復雜的單件鑄件采用石膏型或陶瓷型鑄造是非常經濟的。如再配合采用熱模差壓澆注法，使鑄鋁合金的流動性大大提高，進一步減小了滾塑模體的壁厚，對加快滾塑成型中的熱量傳導、縮短成型周期是十分有利的。        

 3．3  快速制模技術         

快速制模技術即運用快速造型技術RPM (Rapid Prototyping Moulding)制得的原型直接或間接地加工各種金屬模具的方法，是集CAD／CAM、化工、材料和精密機械等 成就于一身的高新技術。目前發展比較成熟的快速造型方法有激光造型法SLA、薄板層積法LOM、熔絲沉積法FDM和選擇性激光燒結法SLS等。在滾塑模制造中，用經過表面覆膜處理的LOM原型代替木模直接制造石膏型、陶瓷型(大件)或由原型經硅橡膠模過渡轉換得到石膏型、陶瓷型(小件)，再用石膏型、陶瓷型澆注出金屬模具的方法，實現鑄鋁模的精密鑄造將是十分有利的。          

4  滾塑成型制品質量控制         

4．1  常見質量問題      

簡單而實用是滾塑成型的一大優點，但同時也給該技術帶來了一些先天不足的缺陷。比如，制品內部易產生氣泡，而表面則易出現空洞；制品易出現彎曲、收縮、變色等。這些現象不但影響了制品的外觀形象，而且更重要的是嚴重損害了制品的力學性能。因此，研究氣泡的形成與消失，彎曲、收縮現象的形成與消失以及制品的沖擊強度對提高成型制品的質量具有十分重要的意義。
4．2氣泡與孔眼
氣泡的形成是因為當粉末粒子熔化并粘結在一起的時候，其間夾帶了空氣。在工業生產中，常采用提高加熱溫度的方法來減少或制品中的氣泡。因為當提高加熱溫度、延長或制品中的氣泡時，物料粘度減小，氣泡擴散容易。同時因為有更多的時間使氣泡擴散更徹底。這種方法對制品中的氣泡雖然有效，但是也有副作用。比如增加熔融溫度將導致成型周期延長，降低生產效率；高溫下物料被氧化，致使制品的力學性能降低，特別是沖擊強度尤為明顯。
4．3沖擊強度
影響制品沖擊強度的因素較多，比如加熱溫度、加熱時間、冷卻速度、粒子尺寸、模具材料等，其中加熱溫度和加熱時間是影響沖擊強度的主要因素。溫度過低，材料熔融不夠，導致制品沖擊強度降低；溫度過高則會引起塑料產生降解，同樣降低了制品的沖擊強度。熔體流動數率MFI與其沖擊強度有直接的關聯，MFI隨著沖擊強度的下降而下降。因而MFI可以作為制品沖擊強度的指征。

滾塑成型工藝制造的特大型聚乙烯儲罐

4．4收縮與變形

收縮、變形也是塑料滾塑成型制品的另一大缺陷。收縮、變形一般是由冷卻時形成的殘余應力引起的，試驗證明通過不同的冷卻方式交替進行冷卻可以減少制品的殘余應力，或者在冷卻期間向模具內充人壓縮空氣，即通過壓縮空氣使已固化塑料緊緊貼在模具的內壁，阻止它脫離模壁或變形，一直到塑料完全冷卻為止，這樣便起到了冷卻定型的作用。并且由于此法對于已固化塑料的內表面同時冷卻，改變了冷卻機理，從而減小了殘余應力，抑制了制品的收縮和變形。試驗證明，大部分塑料冷卻時通入0．11MPa的壓縮空氣即基本上收縮、變形現象。
5  滾塑成型研究進展
從國內外情況看，滾塑成型技術已經取得了很大的進步。研究工作者們為完善滾塑成型工藝和提高制品質量，近年來在加工過程的實驗研究及模擬仿真、滾塑成型專用樹脂、加工設備和模具的優化設計、工藝條件的控制等方面開展了大量研究。這些研究大多數是圍繞解決滾塑成型的兩個關鍵問題：1)滾塑成型對專用料要求苛刻；2)滾塑成型加工時間長、耗能高。
滾塑成型中，人們希望聚合物能象石膏漿那樣具有良好的塑化涂模性能。在現行加熱方式下，通過模具傳導給熱不足以使聚合物材料達到良好的塑化流動涂布效果，而只能依靠粉料自身在重力作用下的運動來實現沿模腔內壁均勻涂布，并一層層熔融成型。由于旋轉速度慢，這里離心力作用基本可以忽略(和金屬離心澆鑄存在較大差別)。粉料在模腔內運動受熱熔融并涂布在模腔內壁的過程十分復雜并且直接影響到制品的質量。下面一些研究動向值得關注。

①國外學者比較深人地研究了滾塑成型中粉體流動規律及其對成型效果的影響。研究結果表明，粉料在模腔內的運動可歸結為三種類型：穩態環流、雪崩流和滑動流。滾塑成型中 的是穩態環流，其次是雪崩流，而滑動流則難以得到合格制品。決定這些粉體流動形式的因素主要是粉料與模腔內壁間的摩擦系數和粒子本身由團聚力和幾何形狀等決定的流動性能。因此，滾塑成型專用料除了要求耐熱時間長以外，還對粉末粒子的形狀和摩擦系數有嚴格要求。
②在滾塑成型中，本質上都是通過外部熱源把模具加熱到塑料熔融溫度以上，然后由熱模具再將熱量傳導給內部的粉料。由于塑料導熱性差，要使全部物料充分熔融塑化需要很長時間，而且也無法使用擠出和注射成型加工中常用的粒料。滾塑成型中聚合物熔融凝結，是影響加工時間和制品質量的重要因素。

③為了進行工藝和設備優化以及提高制品質量，人們還利用滾塑加工過程的模型化和計算機仿真模擬等方面的研究，深入了解滾塑成型主要工藝參數對成型周期的影響。

環保襯塑鋼管，又名：鋼塑復合管，產品以無縫鋼管、焊接鋼管為基管，內壁涂裝高附著力、防腐、食品級衛生型的聚乙烯粉末涂或環氧樹脂涂料。采用前處理、預熱、內涂裝、流平、后處理工藝制成的給水鍍鋅內涂塑復合鋼管，是傳統鍍鋅管的升級型產品。

鋼管優點折疊編輯本段
一、適用范圍廣泛、規格品種齊全： 折疊

目前，在建筑給水行業中，高層建筑的給水管和消防管材長期使用壓力約為1.6MPa左右，因此內筋嵌入式襯塑鋼管的設計壓力確定在2.0MPa基本上能滿足建筑給水的壓力使用要求，同時這一參數也是壁厚設計的重要參數。 使用溫度也是管材設計的一個重要參數，它決定著材料的許用應力。在行業中按輸送水的溫度分為冷水和熱水，冷水溫度一般為0℃～25℃，但明裝管路內介質溫度受大氣溫度影響，我國南方夏季氣溫可高達40℃左右，而北方氣溫在冬季可低于-40℃，但是水于0℃以下就會凝固成冰，從而達不到用水的目的。因此在行業中有保溫的一些規范，使管路中水的溫度一直保持在0℃以上，以保持流體的可流動性。熱水一般用于采暖、淋浴，水溫通常為75℃以下，瞬間溫度可達為95℃左右。 介于以上調研，內筋嵌入式襯塑鋼管分為冷水型和熱水型兩大類，確定冷水型長期使用溫度為0℃～55℃，熱水型管材的長期使用溫度為0℃～75℃，瞬間溫度可達95℃。規格按管道通徑標準化確定為DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300等品種。

二、生產工藝獨特： 折疊

在產品結構確定后采用何種工藝進行生產是目前經濟活動中至關重要的，它直接關聯了產品的生產成本和生產效率，同時又反過來對產品的結構設計、材料的選擇提出工藝上的要求。內筋嵌入式襯塑鋼管采用獨特的機械拉拔復合工藝，通過對金屬管的縮徑壓迫內層塑料管，使兩種材料產生 性合理過盈，加之焊管內表面獨特設計的花紋內筋對塑料管外表面的嵌入作用，以及塑料管復合前的物理和化學改性，使得內筋嵌入式襯塑鋼管具有不分層、不縮管，長期使用有保障的技術特點。并于2001年獲 實用新型 。這種獨特的工藝生產效率高，過程控制易行，復合質量高。

三、連接方式可靠快捷： 折疊

管道之間的連接方式是建材行業重要的問題，連接強度可不可靠、便不便于安裝、維修，能不能適應惡劣的自然條件，這些問題都是用戶、設計、施工等各個單位關心的問題。內筋嵌入式襯塑鋼管利用冷擠壓原理在距管材端面一定距離作引伸變形成一小型圓弧槽，再將卡簧式不銹鋼卡環置入槽內，套上螺母或接口、新型搪瓷管件及其附件，旋緊即可，安裝快捷。由于卡環配合部位的錐面自鎖設計，以及采用端向和徑向的雙向密封設計，使之具有可靠的連接強度和抗滲漏性能。同時由于所有管接頭采用的是可拆卸結構，加之專用活接管件的配合使用，使其維修極其方便。

四、外表面的防蝕措施完善： 折疊

眾所周知，鋼鐵的腐蝕是非常普遍的，由此帶來的經濟損失是巨大的。我們知道鋼鐵的腐蝕主要是由于電化學腐蝕，塑料的腐蝕老化主要是化學腐蝕以及紫外線照射而引起的，內筋嵌入式襯塑鋼管由于內層塑料管由外層金屬管庇護，徹底了塑料腐蝕老化的成因，使塑料管具有經久耐用的性能。而外層金屬管的保護卻要困難得多。內筋嵌入式襯塑鋼管的外表面采用了三層防蝕措施： 層為鍍鋅層，鋼管形成陰極進行保護防銹。第二層：環氧底漆，在鍍鋅層外表形成致密的高分子保護膜，使之與空氣、水隔離，減緩鋅層的氧化腐蝕，從而提高管材的使用年限。第三層：面漆，加強膜的保護作用，提高產品的美觀程度。在埋地使用時，采用適當的防腐措施以提高系統的使用壽命；也可采用于襯塑鋼管為基管，外表面再覆一層塑料管的“內筋嵌入式雙面襯塑鋼管”（PE管+碳鋼管+PP管）系列產品直接埋地使用。

五、焊管壁厚合理： 折疊

壁厚是一重要參數，在《機械設計手冊》第3冊給出的管道壁厚的設計公式： S=PD/（2[δ]ψ）+C 式中:S：管壁厚(mm) P：管內介質壓力（MPa）； D：管外徑（mm）； [δ]：工作溫度下的管材許用應力（MPa）； j：管材縱向焊縫系數，無縫鋼管j = 1；對焊接鋼管j = 0.8； C：管壁厚度附加值（mm）；包括制造負偏差C1；腐蝕裕度C2；螺紋深度C3；C= C1+ C2+ C3。 內筋嵌入式襯塑鋼管按以上理論確定焊管壁厚。管道材料的許用應力[δ]一般按材料的各項強度分別除以對應的系數，取其中的小值作為該材料的許用應力，該值為管道材料容許承受的應力。同時由于內筋嵌入式襯塑鋼管采用卡環式連接，冷擠壓變形制槽，不需考慮管壁厚度附加值的C3。因而與傳統鍍鋅鋼管相比，壁厚更加合理，經濟性有明顯的潛力。

鋼管缺點折疊編輯本段
1： 造價高

2： 安裝費時費力

3：不能完全解決管件連接部分對水質污染問題

鋼管應用折疊編輯本段
(環保)襯塑鋼管的技術襯塑鋼管繼承了鋼管和塑料管各自的優點，并且根據市場需求、生產工藝、防腐措施、連接方式、性價比等諸多方面進行綜合分析后合理設計管材。因此，該管材具有眾多技術特點，廣泛應用于各類建筑的冷熱水的給水系統。連接方式有專用卡環連接、溝槽（卡箍）連接或絲扣連接，施工工藝類似鋼管的溝槽連接與鋼管的絲扣連接。

隨著人們的環保意識、意識的普及，新型環保給水用管材如雨后春筍般層出不窮，其品種之多難以枚舉。襯塑鋼管繼承了鋼管和塑料管各自的優點，同時又摒棄了各自的缺點。在管材設計中重要的內容之一是根據使用條件和要求，合理確定管材的壁厚，同時該參數直接影響產品的性價比。襯塑鋼管獨特的壁厚設計包括內層塑料管壁厚和外層焊管壁厚，從而決定了其一系列技術特點：

1、適用范圍廣泛，規格品種齊全；

2、生產工藝獨特；

3、連接方式可靠快捷；

4、表面防蝕措施完善，美觀；

5、外層焊管壁厚設計合理；

6、內層塑料管的壁厚合理，確保通徑；

7、節能環保，發展潛力大；