管材内径定型法及夹套式真空定型装置

从机头挤出的管材型坯温度较高，仍处于熔体状态，形状不能固定，因此需要经过定型装置对物料加以冷却，达到精整尺寸的同时将其形状固定。该过程常采用定径套（又称定型套）来完成。管材挤出定型有两种方法：内径定型法和外径定型法。

1.内径定型法

内径定型法是一种在具有很小锥度的芯模延长轴内通冷却水，靠芯模延长轴的外径确定管材内径的方法。这种方法多用于直角式机头和侧向式机头。内径定径套的典型结构如图3-9所示，它连接在机头芯模上，定径套内通入循环冷却水，从口模挤出来的管坯直接套在定径套上，这样冷却定型的管材内径尺寸稳定而且圆度较好。定径套的长度取决于管材壁厚和牵引速率，通常可取80～300mm，对于壁厚较大的管材或在牵引速度比较大的情况下可取大值，反之则取小值。定径套外径应比管材内径大2%～4%。冷却芯模锥形部分的锥度一般为（0.6∶100）～（1∶100）。

图3-9 内径定径套的典型结构

1—口模 2—芯模 3—定径套 4—管材

内径定型法由于管材内、外壁同时冷却，因此具有以下特点：机头阻力小，管材内孔圆度好；无分流器及其支架产生的熔合纹，管材径向强度好；机头流道较长，料流稳定，管材质量好；产量较高，操作方便，不需压缩空气装置或真空泵等。但定型装置结构复杂，塑料在机头内流程长，流道有弯折，易产生死角，使物料发生过热降解，故不适用于PVC、POM等热敏性塑料管的挤出。目前，多用于成型PE、PP和PA塑料管材，尤其适用于要求内径尺寸稳定的包装筒的成型。

2.外径定型法

外径定型法主要包括内压法、真空法、挤模法和顶出法。

（1）内压法 内压法是指管内通入压缩空气，管外加冷却定径套，使管材外表面贴附在定径套内表面而冷却定型的方法，其结构如图3-10所示。定径套固定在机头上，为了减少加热的机头和用水冷却的定径套之间的热量传递，用绝热的聚四氟乙烯垫圈将口模与定径套端面隔开。压缩空气由芯模中的孔道进入管内，其压力为0.02～0.05MPa。为保持管内压力不变，在离定径套一定位置（牵引装置与切割装置之间）的管内，用气塞阻住压缩空气，使之不产生泄漏。气塞用相应长度的细钢丝或钢丝绳钩挂在机头的芯模上。应当注意的是，初开机时，压缩空气先要经过预热，否则会使芯模温度降低，造成管材内壁粗糙。

图3-10 内压法定型装置的结构

1—口模 2—芯模 3—气塞 4—钢丝 5—管材 6—定径套 7—绝热垫圈

定径套的内径一般比管材外径大，放大的尺寸等于管材收缩率。硬质PVC管材的断面收缩率为0.7%～1.0%。定径套的长度应保证管坯在一定厚度范围内冷却到玻璃化温度以下，以保证管材一定的圆度。挤出速率越快，定径套应越长。定径套太短，管材在出定径套后会变形或被拉断；定径套太长，阻力增大，牵引功率消耗大。一般管径在300mm以下时，定径套长度为其内径的3～6倍，并随管径增大而减小。为使管材外表面光滑，定径套内表面应镀铬、抛光。

（2）真空法 真空定径法是指管外抽真空，使管材外表面吸附在定径套内壁冷却定外径尺寸的方法，硬质PVC管可用这种定型方法。由于定型装置中不用阻住管内的压缩空气，无需气塞，使操作相对容易。管径较小，放置气塞比较困难，管径过大，气塞及固定气塞用的钢丝绳索较重时，宜使用真空定径方式。对于熔体粘度较低，冷却后比较坚硬的结晶型材料，如PE、PP、PA等，这种方式更加适合。

真空法的定型装置与机头有一段距离，这段距离根据聚合物材料、管材壁厚以及挤出操作条件的不同可以调节。管材被挤出后，在这段距离内实际上是在空气中冷却并被拉伸，然后进入定型装置。常见的真空定型装置有夹套式真空定型装置和管式真空定型装置。

1）夹套式真空定型装置。如图3-11所示，真空定型装置与机头距离约20～50mm，夹套内分隔成三个密封室，中间为真空室，比较靠近进料端；两端是冷却室，供冷却水循环。真空段在定型套内壁上有真空孔与真空室相通（真空度通常为0.035～0.070MPa），为保证管壁充分吸附，孔的分布比较密集且均匀。孔径大小与塑料品种及管壁厚度有关，对于粘度大的塑料与壁厚的管材，孔径可取得较大些，反之则取小值。例如，挤出硬质PVC管，壁厚在2mm以下时，孔径可取0.5～0.7mm；当壁厚大于3mm时，孔径可取0.9～1.2mm。真空定型装置定径套的长度通常比其他类型的定径套要长，如对直径大于100mm的管材，其长度可取管材外径的4～6倍。(www.xing528.com)

图3-11 夹套式真空定型装置

1—管材 2—冷却水管 3—真空管 4—冷却段 5—口模 6—芯模 7—出水口 8—真空段 9—外套 10—定型套 11—水槽

2）管式真空定型装置。如图3-12所示，定径套为单层壁金属管，管壁打通孔或开槽，将其固定于整体抽真空的水槽进料端内。水槽内的真空度通过开通的孔或槽作用于管材，使其充分吸附在定径套的内壁上。通常，定径套的长度大于管材直径的6倍。

（3）挤模法 挤模定型法又称定型板定型法，它是用一块带有圆孔的薄板代替定径套，如图3-13所示。这种方法适用于小口径厚壁管材，口模内径比管材的外径大1～2mm。

图3-12 管式真空定型装置

1—水槽 2—口模 3—芯模 4—密封圈 5—定径套 6—密封盖 7—测压阀 8—喷雾环

图3-13 挤模定型法

1—机头 2—水槽 3—收缩模 4—稳定辊 5—塑料管

（4）顶出法 这种方式的管材挤出成型时不用牵引装置，直接将管材顶出成型，其结构如图3-14所示。

顶出法机头结构的特点是芯模平直部分比口模长10～50mm，螺杆推力将管材顶出机头，直接进入冷却水槽，管外表面冷却固化，内表面套在芯模上不能向里收缩而定型。顶出法一般用于生产小口径厚壁硬质PVC管，其优点是设备简单、操作容易，但管材与芯模和定径套内壁运动阻力大，且挤出速率不能太快。

图3-14 顶出法定型装置的结构

1—芯模 2—口模 3—垫圈 4—定径套 5—冷却水槽 6—塑料管