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1、异型材挤出模的现状及发展趋势摘要：异型材挤出模是生产塑钢型材的核心设备。塑钢型材是近年来被广泛应用的一种新型的建筑材料,该材料性能优良、加工方便、用途广泛，由于其物理性能如刚性、弹性、耐腐蚀，抗老化性能优异，通常用作是铜、锌、铝等有色金属的佳代用品。目前我国塑钢型材生产能力已经达到500万吨/年，但存在严重的生产过剩和同质化竞争。中国经济的高速发展对异型材挤出模行业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。关键词: 异型材挤出模、塑钢型材、广泛应用、存在问题引言异型材主要是依靠挤出成型技术生产。挤出成型是聚合物加工中的一种重要的成型工艺，迄今已发展到用塑料与橡胶、钢材、木材、纤维、无机
2、 材料等复合挤出成型技术，是塑料成型加工的重要成型方法之一。挤出成型时将塑料在旋转的螺杆与料筒之间进行传送、压缩、熔融塑化、定量地通过处于挤塑机头部的口模和定型装置、生产出连续型材.1 异型材挤出模的简介1.1异型材挤出模的定义中文名称：异型材挤出模英文名称：Profile extrusion die 定义：是一种根据设计要求，通过挤压、牵引等一系列工艺流程而生产出不是平板形，而是各种形状型材的模具的总称。1.2异型材挤出模的设计简介根据实践经验，挤出模的设计主要分为模头（又称机头）的设计和模具（定型模）的设计。1.2.1异型材挤出模头模头又称机头，一般情况下在异型材加工成型过程中，模头是异型
3、材成型的关键部件，在挤出成型模中，模头相当于注塑模中的凹模型腔，是决定制品截面形状及尺寸的部件。它使来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动变为直线运动,并进一步化，产生必要的成型压力,保证塑件密实,从而获得截而形状一致的连续型材。模头流道结构主要分为稳流区、分流区、压缩区和定型区。熔融聚合物经过由螺杆牵引，通过流道尺寸不断扩大发散，然后由分流筋型芯和锥环形分流支架进行分流，将物料截面形状由刚从进料口的圆形逐渐改变为流线型最后压缩和定型，提供适当的机头压力，使制品具有足够的密度。另外熔体在分流段和压缩段因受压变形而产生的内应力可在平直的模头内得到一定程度的消除，以减少挤出物的变形。（1） 机头的分类根据
4、制品的截面形式，型材大小，以及工艺复杂程度将目前市场上比较常见的模头结构分为孔板式模头、多级式模头、流线型模头。孔板式模头以鱼蜇体分流锥为典型代表，由一模座和一口模板组成结构简单制造成本低、制造快、装卸容易。但是流道横截面存在剧烈变化.容易使得局部物料滞流，发生热分解或烧焦，影响了产品的尺寸精度,连续操作时间短比较适合小批量生产聚烯烃制品.多级式模头：由多块孔板式模头串联改进得到模头结构复杂、制造麻烦、成本较高。模头流道变化缓慢，但是由于每块模板流道侧面平行于每一块孔板的轴线，只有进口端边缘有倒角，所以并不能保证流道截面处各处流速均匀一致，局部物料同样容易发生滞流，不适合热敏性塑料的加工。流线
5、型模头：目前市场上最常见、最实用的模头形式。模头结构加工工艺复杂，需要有特殊加工才能完成。整个流道没有急剧的扩张或压缩（扩张角或收缩角皆小于30)，流道将物料由刚进入模头时的圆形状态逐步转变成流线型，这种变化均匀而缓慢，没有明显台阶和死角。整个成型段断面上各部位的流速基本相等，不会发生物料滞流，过热分解等不良现象。1.2.2定型模具从模头中挤出的半成品，经过冷却定型，对产品进行调整，进而得到尺寸更为精确.表面更为光亮的产品。定型模具设计的好坏，直接影响了制品的尺寸精度和挤出速率。（1） 定型模的分类根据制品种类、截面形状、精度要求、挤出速度等几个因素，可以将异型材定型模具分为5种：多板式定型模
6、、滑移式定型模、压空定型模、真空定型模和内芯定型模。实际生产中前三种应用较为广泛。多板式定型多板式定型是最简单的一种形式，将多块厚度为35mm的黄铜板或铝板,以逐渐加大的间隔放置在水槽中。板的中央开出逐渐减小的成形形状的孔。使从口模挤出的型材穿过定型板，边冷却边定型。考虑到冷却后的异型材还会收缩，所以最后一块定型板的形孔要比型材成型后的尺寸放大2% -3%.加压定型亦称压缩空气外定型,通常仅适用于当量直径大于25ram以上的中空异型材。定型模与挤出型材之间的接触，靠空气压力(0.02-0.1MPa)。压缩空气由机头芯模1导人型材内，并用浮塞封闭。采用此种定型方法时，由于定型模与管材的接触而长，
7、而且管内有一定的压力，所以成形的型材外表而尺寸精度较高而且表而粗糙度值较低。真空定型亦称真空外定型。型材与定型模间的紧密接触，是靠给定型模周围壁上 的细孔或缝口抽真空来达到。在型材内无浮塞，只需维持大气压力即可。对于闭式空心型材，通常串联几个定型装置，例如窗用异型材的定型装置就分3段，每段约长400 500mm。当型材引入第1段中，由于受到拉挤压力而发生塑性变形，并沿模壁贴合形成与定型模截面相一致的型材外形。若想在型材上形成沟槽、突缘或凸起，可留在定型模的后一段进行，以减少卡塞的危险。2. 我国异型材挤出模现状及国内外对比情况2.1 我国异型材挤出模现状目前国内每年挤出模实际交付使用超过200
8、套的制造商已不止五六家，此外还有更多的模具厂提供了大量的挤出模。1999年，国内生产的挤出模实际交付使用的总数已超过3000套。并且除单一熔体挤出的单腔挤出模之外，还制造出了一模多腔、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各类挤出模。挤出模的塑料异型材生产速度也不断地得到提高，国内领先的挤出模已经实现了主型材2.5m/min以上的挤出速度。计算机高技术手段的应用进一步促进了我国挤出模的发展，现已开发成功了实用的挤出模CAD系统，并和线切割数控机床连接，实现了CAD/CAM集成；使用了慢走丝四坐标线切割机床(其中进口十多台)和进口的磨料流挤压研磨抛光机床加工挤出模模腔，大大地
9、提高了生产效率和制造精度。模具行业于1998年制定并发布实施了塑料挤出模行业标准-JB/T8744-8746-1998，这更是成熟的表现。 2.2 我国异型材挤出模与国外对比情况 虽然我国的挤出模已形成了相当大的生产能力，但与进口的先进挤出模相比，还存在着一定的差距。因此，尽管进口挤出模的价格高出国产挤出模五六倍，甚至十多倍，每年还是有上百套挤出模进口。国产挤出模与进口先进挤出模的差距主要表现在以下几个方面：(1)进口的先进挤出模的异型材挤出速度高于国产挤出模。异型材挤出速度除受到挤出模的影响外，还受挤出机组、型材配方和一些工艺条件的影响，由于进口的挤出模都和进口的塑料异型材生产系统相配套，所
10、以能保证稳定高速挤出。进口挤出模主型材的挤出速度从80年代的2m/min，到90年代的2.5m/min，直到目前的3m/min，一直在不断地提高(据有关资料介绍，国外单孔挤出模主型材的挤出速度在不采用内冷却的情况下，已达到了5m/min)。国产挤出模则是从1.5m/min左右提高到2m/min，领先的国产挤出模主型材的挤出速度已达到了2.5m/min以上，但将其作为一个可保证的稳定水平还有待进一步努力。(2)进口的先进挤出模所生产的塑料异型材截面的规整程度比较高。这不仅是指型材的外形，整个壁厚的均匀程度、内筋和功能结构的规整程度都较高。国产挤出模虽然所生产的型材基本上符合GB8814-98的要
11、求，但不少在保证型材稳定的高规整程度方面还不理想。(3)进口的先进挤出模工艺调整较方便也较稳定可靠，因而便于实现较低的废品率。这是与进口塑料异型材生产系统的配套分不开的。(4)进口挤出模有较合理的材质选用，标准件、专用件都比较讲究，外观显得更精制，操作起来显得更方便和稳定。3.我国异型材挤出模存在问题长期以来，塑料异型材挤出成型加工，在我国塑料加工工业中一直是相对薄弱的一个门类。由于起步晚，基础薄弱，我国的挤出模具业存在着一些突出问题。 3.1 产品创新能力不足 国内关于挤出模的研究和开发工作，基本以进口挤出模为样本开展，测绘仿制的多，实验性研究的少，机理性研究和探索更少。而挤出模的实践性很强
12、，至今还没有形成严格的理论和固定的模式。但是，挤出模的设计要解决模塑料流动的非牛顿特性以及模塑型坏离模膨胀、牵引变形和冷却收缩等综合作用的问题；并受到挤出机组(主要为螺杆、螺筒)，模塑料配方(包括配方组分和混合状况)和操作工艺(温度、速度、冷却水和真空度)等多方面的影响。因此，仅仅简单的测绘仿制是很难真正设计出高质量挤出模的。尤其面对复杂的异型材和原料配方的不断改进和发展，以及对异型材产品质量和生产效率要求的不断提高，就更加显现出理论和实验的缺乏。3.2 异型材挤出模的发展应和塑钢门窗行业更紧密的交流 我国挤出模的生产正是随着塑料门窗行业的发展而发展,但似乎又彼此独立，研究模具的只关心模具，塑
13、钢行业只关心生产。而国外大部分塑料异型材生产商，都是将挤出模作为自身产品体系的一部分加以发展的，有时也向外部公司购置部分挤出模，那只是作为自身不足的一种补充。而且，不但大公司如此，一些中小公司也是这样。例如意大利一家拥有18条异型材生产线，年产400多个不同品种，3000t异型材的公司，挤出模均由本公司模具车间加工制作。可能是因为我国塑料门窗行业依靠引进，发展得过于迅猛，目前我国的塑料异型材生产厂家，不但中、小型企业，就是一些大型企业也几乎都未能形成自我发展的完整体系。却形成了一个完全依附于塑料异型材门窗行业发展，又完全独立的挤出模分支行业。4.我国异型材挤出模发展趋势 目前，我国快速发展的塑
14、钢行业，已经形成了十分激烈的竞争局面。在全国市场多样化及个性化发展的大趋势中，建筑物的地区差异更是对建筑门窗提出了特别强烈的多样化和个性化要求，这些对挤出模无论在数量上还是质量上都提出了更高的要求。另一方面，国内挤出模通过十多年的发展，已经形成了不少有相当实力的企业，他们已经有能力投资于挤出模技术的深入研究和开发。而且国内已建成的十多家万吨以上的大型或超大型型材生产厂，出于企业发展的安全性考虑，也已经开始了对挤出模技术的投入。因此，深入开展有关挤出模技术的理论和实验研究，进一步消化吸收进口挤出模的先进技术，从基础上提高国产挤出模的水平，使我国应型材挤出模的发展逐渐走上自主开发设计，设计和生产一
15、体化的发展轨道上来，更好更科学的发展挤出模。结论异型材挤出模具设计分为模头设计和定型模设计两部分模头设计是挤出模具设计的关键部分，模具设计的成功与否直接决定了挤出生产的稳定性和挤出制品的质量。当今，我国挤出模具既面临着国外先进产品的挑战和竞争，同时也面临着巨大的国内外市场和较好的发展机遇。对于挤出模具业来说只有不断地创新才能够迎接新的挑战，只有不断的迎接新的挑战才能立足于世界。参考文献1 王培剑，焦国昌，徐凯宏，塑料异型材挤出模具设计分析，20112 朱元吉.塑料异型材挤出口模图形的设计丨J1.中国塑料，2002,7.3 刘阳.塑料异型材挤出模内筋设计丨J1.化学建材，2008,1.4 唐志玉
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20、ies such as rigidity, flexibility, corrosion resistant, anti-aging performance, is usually used for copper, zinc, aluminum and other non-ferrous metal of substitution. At present, the plastic profile production capacity has reached 5 million tons/year, but there are serious overproduction and homogeneity competition. China high speed development of economy in extrusion die industry put forward higher requirements, also provide enormous power for its development. Keywords: in extrusion molding, plastic profiles, widely used, there is a problem