塑料管件的制造方法及工艺条件控制

（一）管件的制造方法

塑料管件的成型原理为注射成型。注射成型亦称注塑或注射模塑。是将塑料（一般为粒料）在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间的冷却定型后，开启模具即得制品。注塑机一般可分为柱塞式和移动螺杆式。最大注射量在60g以下的注塑机通常为柱塞式，60g以上为移动螺杆式。塑料管件的制作一般选用移动螺杆式注塑机。

当螺杆在料筒内旋转时，将从料斗中的物料卷入，并逐渐压实、排气和塑化，熔化塑料不断由螺杆推向前端，并逐渐积存在顶部与喷嘴之间，熔体在螺杆受压而后退，当积存熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，传递液压将熔体注射入模。注射过程由塑化、充模、保压、冷却、脱模等工序组成，且上述工序依次按周期性地循环进行，从而不断得到制品。

（二）管件制造设备及工艺

1.制造设备

塑料管件的制造设备主要是注塑机。注塑机的类型和规格很多，目前其规格已统一，以用注塑机“一次所能注射出的聚苯乙烯最大质量，克”为标准。但对其分类，还没有统一的意见，有按外形特征划分为立式、卧式、直角式、旋转式；也有按塑料在料筒中的塑化方式划分的；还有按结构特征划分为柱塞式、螺杆式。目前多采用按结构特征来划分，并适当考虑外形。塑料管件的制造设备通常采用卧式的往复螺杆式注塑机，其结构示意图如图8-4-10所示。

图8-4-10 卧式螺杆注塑机结构示意图

1—机座 2—电动机及油泵 3—注射油缸 4—齿轮箱 5—齿轮传动电动机 6—料斗 7—螺杆 8—加热器 9—料筒 10—喷嘴 11—定模板 12—模具 13—动模板 14—锁模机构 15—锁模用（副）油缸 16—螺杆传动齿轮 17—螺杆花键槽 18—油箱

一台通用型注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动装置和电器控制系统组成。

①注射装置。其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔之中。注射装置主要由塑化部件（螺杆，料筒和喷嘴）以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动油缸等组成。

②合模装置。其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。合模装置主要由前后固定模板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模油缸、移动油缸、连杆结构、调模装置以及制品顶出装置组成。

③液压传动和电气控制系统。其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求（压力、速度、温度、时间）和动作程序准确有效地工作。注射机的液压传动主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。电器控制系统则主要由各种电器和仪表等组成。液压传动和电器控制系统有机地组合在一起，对注射机提供动力和实现控制。

部分国产塑料注射成型机技术参数见表8-4-5。(www.xing528.com)

表8-4-5 部分国产塑料注射成型机技术参数

2.制造工艺

在塑料管件的生产过程中，把一次注射成型称为一个工作循环，而该循环如果从合模算起，依次为注射、保压、螺杆预塑和制品顶出、合模。塑料管件注塑成型工艺流程图如图8-4-11所示。

图8-4-11 塑料管件注塑成型工艺流程图

一个完整的注塑工艺过程，按其先后次序应包括：成型前的准备、注射过程、制件的后处理等。为使注射能顺利地进行并保证产品的质量，在成型前有一系列的准备工作。包括原料的检验、染色和造粒；原料的预热及干燥、试模、清洗料筒及试车。由于注射成型是一个间歇过程，因此保持定量加料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀最终获得良好的制品。加料过多、受热时间过长容易引起物料的分解，同时注塑机功率损耗增加；加料过少时，料筒内缺少传压介质，模腔中塑料熔体压力降低，难于补塑（即补压），容易引起制品出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。加入的物料在料筒中进行加热，由固体粒子转变成熔体，经过混合和塑化后，塑化好的熔体被螺杆推挤至料筒前端；经过喷嘴、模具浇注系统进入并填满型腔，这一阶段称“充模”。在模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压的螺杆，迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模中（补塑），使模腔中的塑料能形成形态完整而致密的制品，这一阶段称为“保压”。当浇注系统的塑料已经冷却硬化（称“凝封”）后，已不再需要继续保压，因此可退回螺杆，并加入新料；卸除料筒内塑料中的压力，同时通入冷却水、油或空气等冷却介质，对模具进行进一步的冷却，这一阶段称“冷却”。实际上冷却过程从塑料注射入模腔就已经开始了，它包括从充模完成、保压到脱模前这一段时间。制品冷却到所需温度后，即可用人工或机械的方式脱模。注射制品经脱模后，常需要进行适当的后处理以改善制品的性能和提高尺寸稳定性，提高外观质量。

注射成型工艺的核心问题是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到模腔中去，在控制条件下冷却定型，使制品达到合乎要求的质量。其中对工艺条件的控制主要是料温、模具温度和注射压力。

料温对成型加工过程、材料的成型性质、成型条件及制品的物理力学性能产生一定的影响。随料温的升高，熔体黏度降低，料筒、喷嘴和模具浇注系统中压力降减小，塑料在模具中流动长度增加，从而改善了成型性能；注射速率增大，熔化时间与充模时间减少，注射周期缩短，制品表面光洁度提高。但温度过高，将会引起物料分解，影响制品的物理力学性能。

塑料充模后在模腔中冷却硬化而获得所需形状。模具的温度影响塑料熔体充模时的流动行为，并影响塑料制品性能。随模温增加，塑料熔体流动性增加，所需充模压力减小，制品表面光洁度提高，制品的模塑收缩率增大。在较高模温下制品中聚合物大分子松弛过程较快，分子取向作用和内应力都降低。随模温提高，制品的力学性能（强度）有所增加，但伸长率和冲击强度则下降。模温低时聚合物分子取向作用大，制品内应力高。由于塑料管件制品壁厚较厚，充模和冷却时间均较长，模温过低会引起内部形成真空泡和收缩，因而产生内应力。

注射压力推动塑料熔体向料筒前端流动，并迫使塑料充满模腔而成型，所以它是塑料充满和成型的重要因素。在注射过程中，随注射压力增大、塑料的充模速度加快、流动长度增加和制品中熔接缝强度的提高，制品的质量增加，物理力学性能也有所提高。但注射压力过高，会使制品的内应力增加，制品因收缩过小而脱模困难，甚至脱模后会产生龟裂现象。

硬聚氯乙烯管件成型工艺条件如下：

料筒温度：160～190℃；喷嘴温度：180～190℃；模具温度：室温～40℃；注射压力：80～130MPa。