现代塑料加工应用工业技术-ABS树脂真空吸塑成型

吹泡软化压料框将ABS板固定在承料板上，保证在吹泡：

ABS树脂是常用的工程塑料，是丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物，熔融温度为217~237c，易吸水受潮，吸水率为0.0%~0.59%，材料收缩率小，且无毒、无味，在机械、仪表、水箱外壳、冷藏库、冰箱、冷柜等汽车工业、家电工业、航空工业方面均有广泛应用。

1真空吸塑成型技术及吸塑机结构

所谓真空吸塑成型，是将塑料片材加热到粘弹状态，再通过真空吸引，与模具表面贴合，冷却后获得所求形状的成型方法。

真空吸塑机组由上下加热器、温控器、承料板、压料框、真空泵、真空腔、模具温度控制机、冷却装置等组成，其中温度调节有手动（电位器）和自动（PLC）两种方法。配置电脑后，可更方便调试参数，并将各种参数储存。当生产任何一种型号的零件时，只需将参数调出即可。

真空吸塑成型过程为：将塑料板材加热到一定温度，然后将模具内抽真空，通过模具上的小孔形成负压，板材在大气的压力下，贴在模具外壁，冷却后成型。

2真空吸塑成型工序

2.1类型有：

（1）平压，整个压料框由厚20mm的钢板组装而成，特点是底部平面度及平面强度要高。

  缺点是需用铣、刨等加工设备再加工，制作成本高，当承料板弯曲变形后，无法均匀压到板材上。

（2）点压，象梳子形状一样，将板材压住，可用无数螺钉固定在角钢上形成一个方框，螺钉间距约50mm，压板部位最好是带尖状，或用气缸推动连杆机构，就象双手弹钢琴一样将板材压紧，分成数组，结构简单并能弥补平压的缺点。

2.2加热

加热方式有红外线加热、电阻丝加热等，目前先进的加热是采用日本浅野公司的专利产品金属加热瓦，加热时间极短，从常温升到500只需10s，所以调试比其他加热瓦方便。

加热时，一般采用上、下同时加热，目的是使材料上、下表面受热均匀。加热温度的调节主要根据零件的形状、厚薄来决定，当温度调节的效果不明显时，还可采用其他办法，如在压料框边缘贴上铝筢，将热量反射到板材需加热的位置上。加热单元（红外线发热瓦）越小越好，每片发热瓦采用单独控制，温度控制精确。

加热温度现代塑料加工应用随真空度和制品形状而变化，用快速真空成型低牵伸制品时，成型温度在140C左右，深度较大的牵伸制品温度约为150只有较为复杂的制品才取上限成型温度170C另外，发热瓦易受电压的波动而造成温度波动，需配置稳压电源，确保温度恒定。

加热时间板材越厚，加热时间越长，但加热时间要与加热温度对应，温度低，加热时间长；温度高，加热时间短。不能单纯理解为靠提高加热温度来缩短加热时间，提高生产效率。因为材料加热温度有一定范围，另一方面，加热时间长一点，对材料受热均匀有好处，这一点对板厚度（S）大于3mm以上的厚板，尤其是有轻微受潮的板材极为有效。

2.3成型

将加热软化的板材经吹泡进行拉伸，再置于吸塑模具上，板料与模具间形成密封，通过模具上的真空孔抽真空，形成负压，板材被贴合在模具表面。

吹泡：压缩空气经真空腔吹出，将受热后的板材象吹气球一样，将材料均匀拉伸，吹泡高度一般为模具高度的2/3.辅助成型：有的制品形状复杂，所以需配置辅助压料框，对板材进行预成型。为在很短时间内将模内空气抽掉，需配置较大容积的真空罐。~1.2mm，真空孔大小和数量与板材厚度有关，板厚在1.5mm以下时选直径0.5~0.8mm，板厚在3mm以上选直径1.2mm.孔径太大，吸塑后有真空孔痕迹，影响外观。真空孔数量越多，成型越容易。

抽真空时间视制件大小和板厚度而定，S为1.5mm时可控制时间为10s，S不小于3mm时，时间要25s左右，时间长，材料定型好。在生产时，抽真空可与冷却同时进行。

模具温度：通过模具温度控制机来控制，宽深比较小的部件如冰箱门胆，模具温度可控制在40~50C宽深比较大的部件如冷柜内箱，温度在80 ~90C特别是方形部件，如果四角处发皱，说明材料接触模具后冷却过快，须提高模具温度，但最高不得超过95C. 4冷却脱模板材定型后通过离心风机对工件进行冷却，因为板材冷却收缩，将模具包住引起脱模困难，此时将压缩空气通过模具真空孔进行反吹，使零件与模具分离，有时还可在模具表面喷脱模剂帮助脱模。

3成型方法及成型影响因素

3.1成型方法有凸模成型和凹模成型两种

凹模优点：内表面（A面）未与模具接触，所以该表面光洁，适用于冰箱、冷柜的箱胆等用内表面作使用面的部件；另外，在保证内表面尺寸的前提下，板材厚度可减小，从而节约材料，成型也容易。缺点：模具尺寸参数不易掌握，模具内部尺寸扩大容易，缩小困难，吸塑时还需配置辅助成型工装。

凸模优点：模具尺寸缩小容易，B面光洁，适用于汽车仪表盘等要求B面露在外面的零件。缺点：材料厚度比凹模成型要厚，材料拉伸大，A面粗糙，而冷柜冰箱内胆，或浴缸等要求A面光洁。

在设计模具时应考虑材料的收缩率，ABS树脂经计算：选用厚度为4mm的ABS板材。

3.2成型制品缺陷及对策

方法一：未加辅助压料框和压料框。通过调节温度及加热和吹泡时间，制品外观未达要求，制品制品表面起泡点（桔皮）材料受潮，需在100c温度下对其加热约5h.制品表面起网点：材料加热温度过高，或材料拉伸太大。

制品厚薄不均：加热温度不均匀或吹泡不够，材料局部拉伸太大。

制品成型不良：a真空度不够，材料与模具间未密封而漏气，材料不能很好贴在模具上；b模具设计制造问题，如结构不合理，特别是死角部位真空孔堵塞或数量不够或孔径太小。

制品局部起皱：特别是在死角处最为明显，可能是该部位模具温度低。解决办法是将模具温度提高或在死角处增加真空孔。

制品局部起筋条：主要出现在台阶部位，吹泡太高，或该部位加热温度高，可用辅助压料框将筋条部位进行预定位，避免吹泡过大。A处形状得到保证，但厚度达不到图纸要求，四个棱角底部易起筋条。

方法二：加辅助压料框。在吹泡时，板材表面易被辅助压料框刮伤，影响制品外观，制品厚度基本可以，未出现筋条，但Z和E部尺寸不稳定。

方法三：加辅助压料框和压料框。改变辅助压料框的尺寸，并用绒布平整缠绕在压料框上，刮伤问题得到解决，通过调整，制品能满足图纸要求。上述成型是一个箱胆成型，若一次成型两个冷柜箱胆，则难度更大。

4应用实例难点

厚薄悬殊大，口边部位A厚度为2.5mm，B部位厚大于0.5mm，在厚为2.5mm的两个箱胆成型时，根据制件尺寸的大小、结构等，决定采用一张板材还是两张板材成型，通常冰箱冷冻、冷藏内箱采用一张板成型，而冷柜可分为两张板成型。

两个箱胆成型时，互相制约，特别是由于加热区面积增大后，相邻加热瓦所发出的红外线相互干扰，在吹泡漏气和板材与模具密封情况不好时，容易两个都报废。因此设计承料板时，尽可能将两副模具间隔增加，通常为150 ~200mm.另外在工艺参数方面，采用降低温度和延长加热时间。

在最初模具调试时，因国内大部分设备都是红外线发热瓦加热，所以在升温或降温时，应有5min的停顿时间，以免工艺参数采集不准确，浪费材料。在吸塑参数的调节中，当出现两个箱胆吹泡大小不一样时，应选择最差的箱胆来作局部调整，根据成型后的效果，壁厚者，提高温度，反之相反。其他参数保持不变，一个参数试验后，再调试其他参数，并多观察几次，以反映真实效果。

真空吸塑成型与板金成型不同，没有一个固定的模式，要不断积累实践经验。

5结语

真空吸塑成型应用较广，小到食品包装、大到汽车仪表盘、冰箱内胆等，其成型原理都大同小异，只是材质和板材厚度不同，相应的吸塑工艺参数不同。

本文只是介绍其中一种材料的成型加工方法。目前为了降低产品成本采用HIPS替代ABS，其材料成本低，加热时间短。