模頭加熱方式對型材擠出的影響

專家姓名：王 耀　　類別：技術交流

摘 要:本文通過對模頭加熱方式的分類描述、溫度的設定和控制以及操作方面的注意事項來分別闡其對型材擠出以及型材質量的影響。
關鍵詞:模頭加熱方式、擠出、溫度控制、影響
Abstract: The main body of a book is forced out by the fact that classify and describe heating way to the model head , comes to set forth respectively the temperature setting up and the matters needing attention controlling and handling aspect's whose to the section bar and section bar mass effect.
Keywords: The model squeezes before heating way, the temperature controls , affects
在塑料異型材擠出過程中,模頭的作用是在一定的溫度和壓力下,將擠出機混煉塑化后的的熔體通過模腔流道幾何形狀和尺寸的變化,使之形成符合預定要求的斷面形狀的連續型坯.。那么除了模頭的結構、流道設計、材質、粗糙度等因素對型材的擠出有主要影響外,其模頭的加熱方式也直接影響著型材制品的正常擠出以及型材的表觀和內在質量。下面分別就不同方式的加熱板對型材擠出的影響做對比描述:
最早應用于口模加熱的是“∟”型和“∏”型（見圖a、圖b）兩種方式,
逐漸演變成后來的四片式,其材質分別有鑄鋁、鑄銅以及不銹鋼或鐵皮包敷的石英砂、石棉、云母或陶瓷構成的加熱片,無論是什么材質的加熱片的作用就是給口模提供必需的熱源,其只是在導熱性、保溫性和使用周期上有所區別。那么真正影響到物料正常擠出的則是口模的加熱方式。
1. “∟”型和“∏”型
“∟”型和“∏”型加熱片是非常近似的兩中加熱形式，都是通過兩個電源兩個熱電偶來實現模頭的加熱和溫度控制，這兩種形式的加熱最致命的缺陷就是對模具出料的均勻程度要求特別高，出料輕微的偏差，象壁厚不均勻等就沒法調整只好去處理口模的流道，這樣就加大了工作的難度不利于正常穩定的擠出。而且由于其結構形式的原因，鋁板內加熱管的分布不均勻也造成了導熱的失衡，導致型坯的出料不均。另外隨著使用時間的加長加熱板會發生受熱變形與口模的結合程度不太嚴緊也會造成導熱的失衡，導致型坯出料不均。
2. 四片式加熱片
四片式加熱片也有兩種結構形式,(見圖c、圖d),四片式的加熱是通過四個電源和四個熱電偶來分別對口模的四個面（區）進行加熱和控制的,這種方式的

最大優點就是能彌補輕微的出料不均,可以適當調高或調低故障面的溫度來使對應面的壁厚變厚或變薄出料變快或變慢。但溫度的調整要控制在3-5℃，超過10℃的設定是不正常的，這時即使能夠彌補型材的壁厚等缺陷，但是對型材的平直度由于冷卻速率的不同也會造成影響，而且還會影響到其密實度，造成對低溫落錘或角強度指標的影響，對型材尺寸變化率指標的影響特別大。這時就應該對口模的流道作適當的修整。
象圖c所示的加熱片往往也會受其結構影響造成后期受熱變形，特別是每塊板的中間部位與模具結合面形成0.2mm-1mm的間隙,不注意觀察很難發現,這就要求定期對加熱板的平面度進行檢查,并加以校正,以免出現由于變形形成間隙而造成的口模加熱失衡,影響到口模出料的均勻性。
無論是哪種方式的加熱片，鑄銅、鑄鋁、不銹鋼或鐵皮包敷的，如果是普通結構，其熱量的損失是嚴重的。現在新型的加熱片有所改進（如圖e），其最大的優點是在保證正常導熱的情況下，防止熱量的損失和熱變形。最上層是不銹鋼板（不銹鋼板的導熱、系數遠遠低于銅或鋁，而且不銹鋼的強度要遠遠高于銅和鋁），最下層與口模直接結合的一層是鑄鋁保證了其優良的導熱性，中間一層是由不銹鋼片包敷的加熱片，這樣既保證了熱量的傳遞又防止了熱量的損失，還防止了加熱片的變形。這是在口模加熱片上的一大進步。
現在，根據模具廠家設計的不同，有些廠家的口模的加熱方式在軸向結構上也是不一樣的，有的廠家整個口模采用一段式加熱（圖f、即連接頭和口模為一體呈長方體），有的則采用兩段式（圖j即連接頭為圓柱體，口模為長方體）， 這個要根據每個廠家的設計特點特別是口模流道的設計來確定的。筆者認為兩段式的結構要優于一段式的結構，其原理在于兩段式更符合塑料成型的特點，更有利于溫度的設定，也更有利于物料的擠出成型。因為無論是什么樣的型材配方首既要保證物料的塑化也要防止物料的降解，但必須要保證物料的出模溫度才能賦予型材好的光亮性和光潔度，兩段式加熱更適合這一要求。一般兩段式的連接頭溫度設定在185-190℃之間，口模則設定為190-200℃之間，事實證明這更有利于型材的擠出。
國內有個別廠家正在嘗試模唇可視面局部加熱來提高型材的光亮度的方法（如圖h），已取得成效。其作用就是在物料出口模時瞬間提高可視面的局部溫度，既能賦予型材表面更高的光亮度，又防止了物料的降解。

值得注意的是任何一種加熱方式，在操作時一定要注意電源與熱電偶的對應關系，比如說相臨兩區口模一、二區的熱電偶由于疏忽相互接錯的話,那么口模一區的熱電偶測的是口模二區的溫度但卻控制著一區的加熱板，口模二區的熱電偶測的是口模一區的溫度但卻控制著二區的加熱板，這時如果一區設定195℃，二區設定190℃，那么這時一區儀表顯示的是二區的溫度，在達不到195℃時它會一直加熱，其實這時一區的溫度已經遠遠超過了195℃。同樣道理，二區儀表顯示的是一區的溫度，在達到190℃時它會停止加熱，其實這時二區的溫度會遠遠低于190℃。這就造成了相臨兩區的溫度差別更大，導致型坯的出料不均，甚至不能正常擠出，這也是在型材擠出時經常出現的錯誤。
另外，一般的模具進廠以后要經過調試，調試時的加熱板安裝順序最好要作好標記，以便在今后正常生產時按照此順序來進行安裝使用。因為有些模頭加熱板兩塊或四塊裝配時可以互換，但由于制造精度的原因不可能這兩塊或四塊加熱板的功率完全一致，如果存在誤差，你又沒有按照調試時的順序裝配的話，勢必會造成型坯出料的變化，造成出料不均。
只要我們掌握這些規律和注意這些事項就會及時處理型材由于口模溫度的影響而造成出料不勻、型材彎曲、尺寸變化率超標等問題。以上是筆者根據多年的觀察和驗證總結的經驗，在這里與同行朋友共同探討。

參考文獻：
1.《塑料門窗技術》揚安昌 等編著。北京 化學工業出版社 2003.9

發表時間：2007-11-16

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