[科普中國(guó)]-等壓成型

等壓成型 （isotactic molding ）是將塑料顆粒材料裝入一軟袋模具，然后置于高壓流體中，使之成為料坯的成型方法。此法物料受壓均勻，料坯與模具形狀無(wú)關(guān)。得到的料坯無(wú)氣泡，壓縮均勻，成型中無(wú)碎片產(chǎn)生?？捎糜诰鬯姆蚁⒊呦鄬?duì)分子質(zhì)量聚乙烯的預(yù)成型。1

簡(jiǎn)介等壓成型又稱(chēng)液壓成型。按工藝特點(diǎn)可歸于模壓成型一類(lèi)。但等壓成型具有它的“個(gè)性”。往往模壓成型不能解決的問(wèn)題采用等壓成型可順利地完成。等壓成型原先應(yīng)用于陶瓷工業(yè)，后擴(kuò)大應(yīng)用于粉末冶金工業(yè)。直至1960年左右才應(yīng)用于PTFE、超高分子量聚乙烯等難加工的高分子聚合物。

等壓成型的基本原理：根據(jù)帕斯卡定理，利用高壓流體以相同壓力向各處傳遞，使易“滲透”的橡膠袋（乳膠袋）脹大或縮小，使停留在袋與成型模壁之間的高分子物料緩慢而均勻地受壓、壓縮，就形成所需形狀的PTFE預(yù)成型品。等壓成型可分為內(nèi)液壓成型、外液壓成型、內(nèi)外液壓成型三種方法。等壓成型具有四大特點(diǎn)：加工設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、易形成生產(chǎn)線(xiàn)；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、屬安全生產(chǎn)；預(yù)成型品受壓均勻，質(zhì)量可保證，預(yù)成型品合格率較高；與模壓成型比較，用料少、成本低、經(jīng)濟(jì)效益好。

內(nèi)液壓成型方法向橡膠袋（乳膠袋）里注入高壓液體（水）時(shí)，袋隨著液體壓力的不斷增高而緩慢地變大，直到模具內(nèi)壁和袋外側(cè)之間的樹(shù)脂粉料被壓實(shí)為止，稱(chēng)為內(nèi)液壓成型方法。

內(nèi)液壓法用的袋永遠(yuǎn)固定在模具的某一適當(dāng)位置上。模具要承受高壓，又稱(chēng)為壓力室。壓力室就是模具。對(duì)不同形狀的制品，或同一形狀不同規(guī)格的制品，必須備有一個(gè)相應(yīng)形狀和規(guī)格的壓力室，即必須有一相應(yīng)的模具。

成型工藝如下：

①原料

PTFE樹(shù)脂壓縮比要小，在較低壓力下，有良好的流動(dòng)性。這樣有利于在復(fù)雜形狀和加料口狹小的模具間隙中加料。樹(shù)脂應(yīng)有機(jī)械強(qiáng)度好、熱穩(wěn)定性好、熱失量盡可能小等性能。

②工藝流程

內(nèi)液壓法的具體操作過(guò)程是裝配好模具，將經(jīng)過(guò)搗碎過(guò)篩的松散樹(shù)脂粉料均勻地加入橡膠袋和模具之問(wèn)的間隙里，合模后，充入高壓水，借助高壓水的壓力，使橡膠袋擴(kuò)張變大將粉料壓實(shí)，泄壓后脫模，便得預(yù)成型品。預(yù)成型品沒(méi)有強(qiáng)度，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值，需進(jìn)行燒結(jié)，其燒結(jié)工序條件和操作過(guò)程均類(lèi)似于模壓成型中的燒結(jié)工藝，都有升溫、保溫、降溫冷卻三個(gè)過(guò)程。

外液壓成型方法向橡膠袋施加高壓液體時(shí)，橡膠袋隨著液體壓力的不斷增加而緩慢縮小，直到將橡膠袋內(nèi)側(cè)和模具外壁之間的PTFE粉料壓實(shí)為止，這種方法稱(chēng)為外液壓成型方法。這種方法適用于生產(chǎn)一些內(nèi)壁光滑、壁薄長(zhǎng)徑比大的管道、車(chē)削大板用的大型長(zhǎng)毛坯以及大面積厚板。成型工藝如下：

工藝流程同內(nèi)液壓法的工藝流程。在外液壓法操作過(guò)程中，基本類(lèi)同內(nèi)液壓法。需注意的是為了排除釜中的空氣，在釜蓋上，或在合適的位置開(kāi)一個(gè)可開(kāi)啟、關(guān)閉的小孔供充水時(shí)排除氣體。樹(shù)脂料中空氣的排除，在不影響工藝和制品質(zhì)量的部位留有貯氣孔之類(lèi)的結(jié)構(gòu)，讓壓縮時(shí)物料中排出的氣體貯藏于此處，可達(dá)到排出粉料中氣體的目的。2

內(nèi)外液壓成型方法此法受壓成型時(shí)，隨著液體壓力不斷增加而緩慢變大，與此同時(shí)，模具外側(cè)和橡膠袋內(nèi)側(cè)同時(shí)受壓，它們的液壓力來(lái)自同一高壓水泵的壓力，其壓力相等，方向相反，模具的內(nèi)壓力和外壓力同時(shí)升降，實(shí)際上模具在整個(gè)液壓成型過(guò)程中，不受任何壓力的影響，只起到固定制品形狀的作用，稱(chēng)為內(nèi)外液壓成型。成型工藝如下：

此法的成型工藝和操作過(guò)程基本同于內(nèi)液壓法或外液壓法。

在內(nèi)外液壓法的成型操作中，將PTFE樹(shù)脂分次加入橡膠袋外殼之間的間隙中，然后將端面法蘭用蓋板密封，再將整個(gè)管件放入高壓釜中受壓，單壓14.7~19.6MPa（150~200kgf/cm2），保壓5min左右泄壓，從高壓釜中取得制件，先卸下法蘭、芯模、橡膠袋等，最后卸下壓制用的加長(zhǎng)段，換上燒結(jié)用的加長(zhǎng)段，準(zhǔn)備燒結(jié)。

采用內(nèi)外液壓法成型工藝可以制得一些比較復(fù)雜的金屬內(nèi)襯PTFE復(fù)合制件，如金屬內(nèi)襯PTFE三通、四通、彎頭、大小頭、泵、閥等產(chǎn)品。它們的殼體既是成型模具的一部分，應(yīng)有模具結(jié)構(gòu)的要求，又是成品的一部分，要有能滿(mǎn)足使用技術(shù)條件要求的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和材質(zhì)等。

PTFE和金屬殼體構(gòu)成一體的部件進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，由于樹(shù)脂與金屬的熱膨脹率相差很大，在高溫下襯里層會(huì)破壞。為此采用填入填充料后進(jìn)行燒結(jié)。如金屬內(nèi)襯PTFE三通預(yù)成型品在燒結(jié)前，須在三通的中空部分填入經(jīng)高溫處理的二氧化硅，以達(dá)到PTFE內(nèi)襯貼壁的要求，燒結(jié)完后，將整個(gè)制件用水淬火，這樣處理的PTFE制品收縮率小，貼壁好，有韌性，有利于后工段的翻邊工藝。這類(lèi)填充料要求在400~450℃下不分解、不流動(dòng)、不沾污樹(shù)脂料、不與樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)要便于清洗，常用的是鹽類(lèi)、石英砂、長(zhǎng)石粉、二氧化硅等。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)