一、技能要求
能根據(jù)試制方案進行試模、出樣品，能以提高制品產(chǎn)量、質(zhì)量、降低能耗和保護環(huán)境為目的，提出工藝操作方案，能承擔新制品的研發(fā)及生產(chǎn)操作工作。
二、相關(guān)知識
了解國內(nèi)為拉擠工藝發(fā)展現(xiàn)狀及拉擠產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀。
（一）拉擠工藝國內(nèi)外發(fā)展狀況
玻璃鋼(FRP)拉擠工業(yè)，是從50年代在美國開始發(fā)展起來的，最初只是生產(chǎn)簡單的棒材，到了70年代，拉擠工業(yè)才在世界范圍內(nèi)得到了速發(fā)展。
我國是從70年代開始研究拉擠技術(shù)，研究單位有北京二五一廠、武漢工業(yè)大學等。國內(nèi)有不少廠家先后從國外引進了先進的拉擠技術(shù)和設(shè)備，如北京玻鋼院復合材料有限公司從英國Pultrex公司引進8噸的拉擠設(shè)備，用于生產(chǎn)帳篷桿、電工梯等型材；秦皇島耀華玻璃公司玻璃鋼分廠從英國Pultrex公司引進拉擠設(shè)備，生產(chǎn)石油開采抽油桿等產(chǎn)品；中意玻璃鋼有限公司從意大利TOp Glass公司引進5條拉擠生產(chǎn)線，其中有一條是我國首家引進的光纜增強芯拉擠設(shè)備，其拉擠速度可達15m/min-35m/min。
由于拉擠工藝的不斷發(fā)展，從小截面尺寸、形狀簡單、對稱結(jié)構(gòu)的制品向大型、復雜、非對稱結(jié)構(gòu)的拉擠制品發(fā)展。在拉擠制品寬度方面，己能生產(chǎn)1．5m左右的建筑板材，北京玻鋼院就曾利用拉擠工藝研制過幅寬1. 2米的夾芯板材，用于土木工程項目中使用。在截面形狀方面，由于應用的領(lǐng)域越來越廣泛，各種復雜截面的型材己紛紛問世，由此也帶來拉擠技術(shù)的不斷飛躍。
?。ǘ┎Ａт摾瓟D制品開發(fā)和研制現(xiàn)狀
在以往工藝中，拉擠制品橫斷面上的材料或結(jié)構(gòu)呈不對稱時，固化后勢必產(chǎn)生扭曲。因此，拉擠制品的材料設(shè)計原則被認為是制品的橫斷面里的材料或結(jié)構(gòu)必須對稱，但現(xiàn)在這種限制已被先進的拉擠工藝技術(shù)打破了。設(shè)計者可根據(jù)需要設(shè)計不對稱的截面結(jié)構(gòu)，也可以采用對稱材料進行鋪設(shè)設(shè)計。工藝設(shè)計者可以利用先進的拉擠設(shè)備，采用計算機控制方法使拉擠制品保持直線。
一個拉擠新產(chǎn)品的開發(fā)，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模具的設(shè)計、工藝參數(shù)的確定等諸多內(nèi)容。大部分的廠家在接到客戶的研發(fā)任務時，基本上不需要進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計，客戶往往會對己經(jīng)確定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進行咨詢。拉擠制造者需要做的只是考慮拉擠工藝是否適合某種產(chǎn)品的生產(chǎn)，并進一步著手模具的設(shè)計、制作，最后根據(jù)客戶提出的性能指標，提出合適的工藝參數(shù)的配置方案，再經(jīng)過在線的反復調(diào)整和試驗，最終滿足客戶的要求。其中模具設(shè)計在拉擠成型工藝中非常重要。這里重點介紹模具設(shè)計與工藝參數(shù)的制定。
1.模具設(shè)計要求
模具是拉擠成型技術(shù)中的重要工具，成型模具設(shè)計基本要求如下：
(1)成型模具的截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應大于或等于l0。其目的一是保證模具有足夠的強度和剛度：二是加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定；
(2)拉擠模具的長度與樹脂固化速度、模具加熱條件及拉擠成型速度有關(guān)。最主要的是保證制品拉出時達到一定的固化程度。模具長度可以在500-1500mm之間進行選擇。除了薄壁制品和細小桿件，普通的拉擠制品模具都可以按照800-900mm長度設(shè)計，來達到正常的生產(chǎn)要求。
2.在模具加工過程中，應著重對型腔加工精度作出要求，主要包括以下方面：
(1)合模偏差是影響產(chǎn)品合模線質(zhì)量的指標，一般要求＜士0. 05mm。
(2)模具內(nèi)腔粗糙度是直接影響產(chǎn)品外觀的重要指標，對于拉擠模具而言，粗糙度要求應在0.2以上；加工完畢的模具，目測應光亮平整，無明顯的劃痕、加工痕、黑斑，并手感光滑，棱邊無毛刺等。
(3)模腔硬度一般要求大于HRC50,這一指標直接影響到模具的使用壽命，硬度越高，模具可拉制的產(chǎn)品數(shù)量越多，通常拉擠模具應該具備5-8萬米的使用壽命。
(4)型腔直線度要求＜±0.55mm，該指標必須嚴格控制，以確保拉擠模具能夠順利拉出制品，直線度精度不夠的模具往往出現(xiàn)一種現(xiàn)象：即在正常的工藝參數(shù)設(shè)置情況下，會出現(xiàn)毫無任何征兆的堵塞?，F(xiàn)象。其原因往往是因為模具出口厚度小于入口厚度，導致產(chǎn)品在模具中固化后，在模具出口附近受到強烈擠壓，致使產(chǎn)品表面磨損嚴重，甚至無法出模。
(5)模腔尺寸在設(shè)計時，應考慮到收縮率達效，按一定比例進行放大。在不同的配方和工藝參數(shù)的情況下，收縮率會有所變化，因此這一數(shù)值不能一概而定，而應根據(jù)產(chǎn)品精度要求和具體工藝參數(shù)，結(jié)合操作者的經(jīng)驗綜合制定。同時應確定型腔基本尺寸的公差。
(6)除了以上較為重要的指標，設(shè)計者還應考慮到模具測溫孔設(shè)置、合模線位置、卡位槽設(shè)置、模具出入口倒圓角等相關(guān)因素，這些要設(shè)計要根據(jù)產(chǎn)品工藝參數(shù)、生產(chǎn)設(shè)備條件而具體制定。
2.工藝參數(shù)制定
拉擠成型工藝參數(shù)主要包括固化溫度、固化時間，牽引張力及速度、紗團數(shù)量等。
(1)成型溫度
在拉擠成型過程中，材料在經(jīng)過模具時發(fā)生的變化是最關(guān)鍵的，一般來說，認為玻璃纖維浸膠后通過加熱的金屬模具，按其在模具中的不同狀態(tài)，把模具分為三部分，即預熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)。在模具上使用三對加熱板來分別加熱，并用計算機來控制溫度。脫離點是指樹脂脫離模具的點．樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，粘度降低。通過預熱區(qū)后，樹脂體系開始凝膠、固化，這時產(chǎn)品和模具界面處的粘滯阻力增加，壁面上零速度的邊界條件被打破，在脫離點處樹脂出現(xiàn)速度突變，，樹脂和增強材料一起以相同的速度均勻移動，在固化區(qū)內(nèi)產(chǎn)品受熱繼續(xù)固化，以保證出模時有足夠的固化度。
(2)溫度的確定
模具的加熱條件是根據(jù)樹脂體系和固化劑種類來確定的。以聚酯樹脂配方為例，首先對樹脂體系進行差動掃描式熱量計(DSC)動態(tài)掃描，得到放熱峰曲線。一般來講，模具溫度應大于樹脂的放熱峰值，溫度上限為樹脂的降解溫度。同時作樹脂的凝膠實驗，溫度、凝膠時間、拉擠速度應當匹配。預熱區(qū)溫度可以較低，凝膠區(qū)和固化區(qū)溫度相似。溫度分布應使產(chǎn)品固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠后，凝膠固化分離點應控制在模具中部。一般三段溫差控制在20-30℃左右，溫度梯度不宜過大。
(3)拉擠速度
拉擠模具的長度一般為0.5-1.2m.由樹脂體系的固化放熱曲線初步確定模具溫度，該溫度下還必須充分考慮其它相關(guān)因素。
在一定的溫度條件下，樹脂體系的凝膠時間對工藝參數(shù)拉擠速度的確定是非常重要的。一般來說，選擇拉擠速度要充分考慮使產(chǎn)品在模具中部凝膠固化，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品表層會有稠狀、未固樹脂層；如果拉擠速度過慢，型材在模中停留時間過長，制品固化過度，并且降低生產(chǎn)效率。
一般典型的實驗拉擠速度為300mm/min左右，拉擠工藝啟動時，速度應放慢、然后逐漸提高到正常拉擠速度。一般拉擠速度為300- 500mm/min,現(xiàn)代拉擠技術(shù)的發(fā)展方向之一就是高速化，目前最快的拉擠速度據(jù)說可達1.5m/min.但是國內(nèi)還沒有出現(xiàn)能夠做到這種水平的廠家。
(4)牽引力
牽引力是保證制品順利出模的關(guān)鍵，牽引力的大小由制品與模具之間的界面上的剪切應力來確定。通過測量浸漬樹脂的增強纖維被牽引穿過模具的一段短距離的牽引力就可測量上述界面上的剪切應力。牽引力在工藝控制中很重要。成型中若想使制品表面光潔，要求產(chǎn)品在脫離點的剪切應力較小，并且盡早脫離模具。牽引力的變化反映了產(chǎn)品在模具中的反應狀態(tài)，它與許多因素，如：纖維含量、制品的幾何形狀與尺寸、脫模劑、溫度、拉擠速度等有關(guān)系。
?。?)各拉擠工藝變量的相關(guān)性
加熱溫度、拉擠速度、牽引力三個工藝參數(shù)中，溫度是由樹脂系統(tǒng)。的特性來確定的，是拉擠工藝中應當解決的首要因素.通過樹脂固化體系的DSC曲線的峰值和有關(guān)條件，確定模具加熱的各段溫度值。拉擠速度確定的原則是在給定的模具溫度下的凝膠時間，保證制品在模具中部凝膠、固化。牽引力的制約因素較多，它與模具溫度關(guān)系很大，并受到拉擠速度的控制。拉擠速度的增加直接影響到剪切應力的大小，即脫離．點處的剪切應力，從而致牽引力的上升。
由樹脂體系固化的放熱峰曲線確定的模具溫度分布是我們確定其它工藝參數(shù)的前提。由此選擇的拉擠速度必須與溫度匹配，模具溫度高，牽引速度應適當增加。樹脂的凝膠點可以通過調(diào)整模具溫度和牽引速度來確定，模具溫度太高或反應太快時，將引起產(chǎn)品熱開裂。因此，利用分區(qū)加熱模具，把加熱區(qū)分為預熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)，可達到優(yōu)化拉擠工藝，減少產(chǎn)品熱開裂的目的。
為了提高生產(chǎn)效率，一般盡可能提高拉擠速度。對于較厚的制品，應選擇較低拉速或使用較長的模具，并增加模具溫度，其目的在于使產(chǎn)品較好的固化，從而提高制品的性能。
能根據(jù)試制方案進行試模、出樣品，能以提高制品產(chǎn)量、質(zhì)量、降低能耗和保護環(huán)境為目的，提出工藝操作方案，能承擔新制品的研發(fā)及生產(chǎn)操作工作。
二、相關(guān)知識
了解國內(nèi)為拉擠工藝發(fā)展現(xiàn)狀及拉擠產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀。
（一）拉擠工藝國內(nèi)外發(fā)展狀況
玻璃鋼(FRP)拉擠工業(yè)，是從50年代在美國開始發(fā)展起來的，最初只是生產(chǎn)簡單的棒材，到了70年代，拉擠工業(yè)才在世界范圍內(nèi)得到了速發(fā)展。
我國是從70年代開始研究拉擠技術(shù)，研究單位有北京二五一廠、武漢工業(yè)大學等。國內(nèi)有不少廠家先后從國外引進了先進的拉擠技術(shù)和設(shè)備，如北京玻鋼院復合材料有限公司從英國Pultrex公司引進8噸的拉擠設(shè)備，用于生產(chǎn)帳篷桿、電工梯等型材；秦皇島耀華玻璃公司玻璃鋼分廠從英國Pultrex公司引進拉擠設(shè)備，生產(chǎn)石油開采抽油桿等產(chǎn)品；中意玻璃鋼有限公司從意大利TOp Glass公司引進5條拉擠生產(chǎn)線，其中有一條是我國首家引進的光纜增強芯拉擠設(shè)備，其拉擠速度可達15m/min-35m/min。
由于拉擠工藝的不斷發(fā)展，從小截面尺寸、形狀簡單、對稱結(jié)構(gòu)的制品向大型、復雜、非對稱結(jié)構(gòu)的拉擠制品發(fā)展。在拉擠制品寬度方面，己能生產(chǎn)1．5m左右的建筑板材，北京玻鋼院就曾利用拉擠工藝研制過幅寬1. 2米的夾芯板材，用于土木工程項目中使用。在截面形狀方面，由于應用的領(lǐng)域越來越廣泛，各種復雜截面的型材己紛紛問世，由此也帶來拉擠技術(shù)的不斷飛躍。
?。ǘ┎Ａт摾瓟D制品開發(fā)和研制現(xiàn)狀
在以往工藝中，拉擠制品橫斷面上的材料或結(jié)構(gòu)呈不對稱時，固化后勢必產(chǎn)生扭曲。因此，拉擠制品的材料設(shè)計原則被認為是制品的橫斷面里的材料或結(jié)構(gòu)必須對稱，但現(xiàn)在這種限制已被先進的拉擠工藝技術(shù)打破了。設(shè)計者可根據(jù)需要設(shè)計不對稱的截面結(jié)構(gòu)，也可以采用對稱材料進行鋪設(shè)設(shè)計。工藝設(shè)計者可以利用先進的拉擠設(shè)備，采用計算機控制方法使拉擠制品保持直線。
一個拉擠新產(chǎn)品的開發(fā)，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模具的設(shè)計、工藝參數(shù)的確定等諸多內(nèi)容。大部分的廠家在接到客戶的研發(fā)任務時，基本上不需要進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計，客戶往往會對己經(jīng)確定結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品進行咨詢。拉擠制造者需要做的只是考慮拉擠工藝是否適合某種產(chǎn)品的生產(chǎn)，并進一步著手模具的設(shè)計、制作，最后根據(jù)客戶提出的性能指標，提出合適的工藝參數(shù)的配置方案，再經(jīng)過在線的反復調(diào)整和試驗，最終滿足客戶的要求。其中模具設(shè)計在拉擠成型工藝中非常重要。這里重點介紹模具設(shè)計與工藝參數(shù)的制定。
1.模具設(shè)計要求
模具是拉擠成型技術(shù)中的重要工具，成型模具設(shè)計基本要求如下：
(1)成型模具的截面面積與產(chǎn)品橫截面面積之比一般應大于或等于l0。其目的一是保證模具有足夠的強度和剛度：二是加熱后熱量分布均勻和穩(wěn)定；
(2)拉擠模具的長度與樹脂固化速度、模具加熱條件及拉擠成型速度有關(guān)。最主要的是保證制品拉出時達到一定的固化程度。模具長度可以在500-1500mm之間進行選擇。除了薄壁制品和細小桿件，普通的拉擠制品模具都可以按照800-900mm長度設(shè)計，來達到正常的生產(chǎn)要求。
2.在模具加工過程中，應著重對型腔加工精度作出要求，主要包括以下方面：
(1)合模偏差是影響產(chǎn)品合模線質(zhì)量的指標，一般要求＜士0. 05mm。
(2)模具內(nèi)腔粗糙度是直接影響產(chǎn)品外觀的重要指標，對于拉擠模具而言，粗糙度要求應在0.2以上；加工完畢的模具，目測應光亮平整，無明顯的劃痕、加工痕、黑斑，并手感光滑，棱邊無毛刺等。
(3)模腔硬度一般要求大于HRC50,這一指標直接影響到模具的使用壽命，硬度越高，模具可拉制的產(chǎn)品數(shù)量越多，通常拉擠模具應該具備5-8萬米的使用壽命。
(4)型腔直線度要求＜±0.55mm，該指標必須嚴格控制，以確保拉擠模具能夠順利拉出制品，直線度精度不夠的模具往往出現(xiàn)一種現(xiàn)象：即在正常的工藝參數(shù)設(shè)置情況下，會出現(xiàn)毫無任何征兆的堵塞?，F(xiàn)象。其原因往往是因為模具出口厚度小于入口厚度，導致產(chǎn)品在模具中固化后，在模具出口附近受到強烈擠壓，致使產(chǎn)品表面磨損嚴重，甚至無法出模。
(5)模腔尺寸在設(shè)計時，應考慮到收縮率達效，按一定比例進行放大。在不同的配方和工藝參數(shù)的情況下，收縮率會有所變化，因此這一數(shù)值不能一概而定，而應根據(jù)產(chǎn)品精度要求和具體工藝參數(shù)，結(jié)合操作者的經(jīng)驗綜合制定。同時應確定型腔基本尺寸的公差。
(6)除了以上較為重要的指標，設(shè)計者還應考慮到模具測溫孔設(shè)置、合模線位置、卡位槽設(shè)置、模具出入口倒圓角等相關(guān)因素，這些要設(shè)計要根據(jù)產(chǎn)品工藝參數(shù)、生產(chǎn)設(shè)備條件而具體制定。
2.工藝參數(shù)制定
拉擠成型工藝參數(shù)主要包括固化溫度、固化時間，牽引張力及速度、紗團數(shù)量等。
(1)成型溫度
在拉擠成型過程中，材料在經(jīng)過模具時發(fā)生的變化是最關(guān)鍵的，一般來說，認為玻璃纖維浸膠后通過加熱的金屬模具，按其在模具中的不同狀態(tài)，把模具分為三部分，即預熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)。在模具上使用三對加熱板來分別加熱，并用計算機來控制溫度。脫離點是指樹脂脫離模具的點．樹脂在加熱過程中，溫度逐漸升高，粘度降低。通過預熱區(qū)后，樹脂體系開始凝膠、固化，這時產(chǎn)品和模具界面處的粘滯阻力增加，壁面上零速度的邊界條件被打破，在脫離點處樹脂出現(xiàn)速度突變，，樹脂和增強材料一起以相同的速度均勻移動，在固化區(qū)內(nèi)產(chǎn)品受熱繼續(xù)固化，以保證出模時有足夠的固化度。
(2)溫度的確定
模具的加熱條件是根據(jù)樹脂體系和固化劑種類來確定的。以聚酯樹脂配方為例，首先對樹脂體系進行差動掃描式熱量計(DSC)動態(tài)掃描，得到放熱峰曲線。一般來講，模具溫度應大于樹脂的放熱峰值，溫度上限為樹脂的降解溫度。同時作樹脂的凝膠實驗，溫度、凝膠時間、拉擠速度應當匹配。預熱區(qū)溫度可以較低，凝膠區(qū)和固化區(qū)溫度相似。溫度分布應使產(chǎn)品固化放熱峰出現(xiàn)在模具中部靠后，凝膠固化分離點應控制在模具中部。一般三段溫差控制在20-30℃左右，溫度梯度不宜過大。
(3)拉擠速度
拉擠模具的長度一般為0.5-1.2m.由樹脂體系的固化放熱曲線初步確定模具溫度，該溫度下還必須充分考慮其它相關(guān)因素。
在一定的溫度條件下，樹脂體系的凝膠時間對工藝參數(shù)拉擠速度的確定是非常重要的。一般來說，選擇拉擠速度要充分考慮使產(chǎn)品在模具中部凝膠固化，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品表層會有稠狀、未固樹脂層；如果拉擠速度過慢，型材在模中停留時間過長，制品固化過度，并且降低生產(chǎn)效率。
一般典型的實驗拉擠速度為300mm/min左右，拉擠工藝啟動時，速度應放慢、然后逐漸提高到正常拉擠速度。一般拉擠速度為300- 500mm/min,現(xiàn)代拉擠技術(shù)的發(fā)展方向之一就是高速化，目前最快的拉擠速度據(jù)說可達1.5m/min.但是國內(nèi)還沒有出現(xiàn)能夠做到這種水平的廠家。
(4)牽引力
牽引力是保證制品順利出模的關(guān)鍵，牽引力的大小由制品與模具之間的界面上的剪切應力來確定。通過測量浸漬樹脂的增強纖維被牽引穿過模具的一段短距離的牽引力就可測量上述界面上的剪切應力。牽引力在工藝控制中很重要。成型中若想使制品表面光潔，要求產(chǎn)品在脫離點的剪切應力較小，并且盡早脫離模具。牽引力的變化反映了產(chǎn)品在模具中的反應狀態(tài)，它與許多因素，如：纖維含量、制品的幾何形狀與尺寸、脫模劑、溫度、拉擠速度等有關(guān)系。
?。?)各拉擠工藝變量的相關(guān)性
加熱溫度、拉擠速度、牽引力三個工藝參數(shù)中，溫度是由樹脂系統(tǒng)。的特性來確定的，是拉擠工藝中應當解決的首要因素.通過樹脂固化體系的DSC曲線的峰值和有關(guān)條件，確定模具加熱的各段溫度值。拉擠速度確定的原則是在給定的模具溫度下的凝膠時間，保證制品在模具中部凝膠、固化。牽引力的制約因素較多，它與模具溫度關(guān)系很大，并受到拉擠速度的控制。拉擠速度的增加直接影響到剪切應力的大小，即脫離．點處的剪切應力，從而致牽引力的上升。
由樹脂體系固化的放熱峰曲線確定的模具溫度分布是我們確定其它工藝參數(shù)的前提。由此選擇的拉擠速度必須與溫度匹配，模具溫度高，牽引速度應適當增加。樹脂的凝膠點可以通過調(diào)整模具溫度和牽引速度來確定，模具溫度太高或反應太快時，將引起產(chǎn)品熱開裂。因此，利用分區(qū)加熱模具，把加熱區(qū)分為預熱區(qū)、凝膠區(qū)和固化區(qū)，可達到優(yōu)化拉擠工藝，減少產(chǎn)品熱開裂的目的。
為了提高生產(chǎn)效率，一般盡可能提高拉擠速度。對于較厚的制品，應選擇較低拉速或使用較長的模具，并增加模具溫度，其目的在于使產(chǎn)品較好的固化，從而提高制品的性能。
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