上海昊洋泵閥有限公司作者
1概述
近年來(lái),磁力驅(qū)動(dòng)泵以其優(yōu)良的密封性能取得了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。它解決了泵的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象,但抗腐蝕性能卻與其它類(lèi)型泵一樣沒(méi)有得到改善。面對(duì)強(qiáng)酴強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),不銹鋼、鈦合金等耐腐蝕材料不是達(dá)不到使用要求,就是材料價(jià)格昂貴或原材料不易采購(gòu),成本高。而塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵的產(chǎn)生,彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。
2襯里塑料的選擇
由于塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵主要是為了提高抗腐蝕性,所以在襯里材質(zhì)上選擇了目前抗腐蝕性效果的氟塑料系列。通過(guò)對(duì)三大氟塑料即聚四氟乙烯(PTFE,F(xiàn)4)、聚全氟乙丙烯(FEP,F(xiàn)46)、聚偏氟乙烯(PVDnF2)的性能比較,選用了聚偏氟乙烯(F2),
表1是三種塑料的主要性能參數(shù)。
從表l中可以看出,F(xiàn)2的突出優(yōu)點(diǎn)是硬度高,強(qiáng)度高,可以滿(mǎn)足產(chǎn)品強(qiáng)度要求,線(xiàn)膨脹系數(shù)低于F4、F46,尺寸穩(wěn)定性好;F2高溫下流動(dòng)性好于F4,易于成型;融熔溫度低,壓制工藝易實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性雖然低于F4與F46,但足可以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
3壓制工藝
下面以型號(hào)為FSC80/50-200塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵為例介紹壓制工藝。
3.1模具準(zhǔn)備
按模具裝配圖準(zhǔn)備好所有零部件,擦拭清理干凈,防止雜物掉進(jìn)模具而影響產(chǎn)品性能。
3.2涂脫模劑
模具放入烘箱加熱至80℃后取出,涂脫模劑,這樣可以使脫模劑涂均勻.脫模劑涂時(shí),在滿(mǎn)足要求的前提下,甩量盡可能少些,且要涂均勻,否則會(huì)降低產(chǎn)品的表面質(zhì)量和影響脫模效果。脫模劑選有機(jī)硅油或白油,把涂好脫模劑的模具放入烘箱加熱至80℃烘兩小時(shí),使有機(jī)硅油形成薄膜后取出模具加料。
3.3加料
在模具中放入所需的塑料多少直接影響產(chǎn)品的密度與尺寸,因此要嚴(yán)格計(jì)算加料量。計(jì)算方法有質(zhì)量法、容量法及計(jì)數(shù)法。質(zhì)量法公式如下:
M=1VP+5%Vp=1.05VP
M-所加料的質(zhì)量kG;
V-產(chǎn)品的體積m3;
P-塑料粉的密度kG/M3。
3.4加熱
將裝好F2的模具再放入烘箱開(kāi)始加熱,加熱溫度對(duì)壓制非常重要,因?yàn)樗撬芰狭鲃?dòng)、充模、固化成型的主要條件。F2溫度與流動(dòng)性的關(guān)系如圖1:
從圖1中可以看出F2的流動(dòng)性與Tmax有很大關(guān)系。溫度過(guò)高它流動(dòng)性的流動(dòng)性反而減小并且還會(huì)使它分解變性,生產(chǎn)出的產(chǎn)品表面暗淡,無(wú)光澤,強(qiáng)度差。由于分解變性耐腐蝕性明顯降低,溫度過(guò)低則會(huì)使產(chǎn)品成型差,有明顯的沒(méi)熔化痕跡,在壓制時(shí)輪后蓋時(shí)就遇到此情況。經(jīng)過(guò)反復(fù)試壓zui后得到F2的TMAx為170℃,加熱速度為80℃~100℃/h,保溫時(shí)問(wèn)為5-h(因?yàn)榉芰系臒醾鬟f速度小)。小零件放在爐口,大零件放在爐*,這樣就使模具加熱速度大致二樣二用以上方法壓制出的產(chǎn)品達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
3.5壓制
把加熱好的模具取出迅速壓制,所需壓力通過(guò)下式計(jì)算:
PM=TD2Pg/4MA
式中PM-成型壓力MPa)
Pg—主油缸的油壓,即表壓(MPa)
D—主油缸的活塞直徑(an)
Am—模具成型腔在受壓方向上收的zui大投影面積(cm2)。
當(dāng)陽(yáng)模接觸到塑料后,速度放慢,利用高壓低速有利于充模,另外放慢速度可以使模具內(nèi)空氣充分排除。排氣在壓制過(guò)程很重要,排氣不但可以縮短固化時(shí)間,而且有利于產(chǎn)品性能和外觀(guān)質(zhì)量的提高。為了避免產(chǎn)品的分層現(xiàn)象,排氣過(guò)早、過(guò)遲都不好,過(guò)早則由于有部分氣體還未從塑料粉或塑料顆粒中分離出來(lái)而達(dá)不到排氣目的;過(guò)遲則塑料表面已固化,氣體排不出來(lái),容易產(chǎn)生氣孔氣泡等
缺陷。所以排氣時(shí)間與次數(shù)一定要掌握好。必要時(shí),需要卸壓排氣通常排2.3次,每次時(shí)間從5-8s左右。
3.6保壓
F2在模具中固化的過(guò)程始終處于高溫和高壓之下,保持這種高壓時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響產(chǎn)品的力學(xué)性能和襯里效果。時(shí)間過(guò)短則固化不充分,降低了機(jī)械性能,且塑料與金屬貼合不密實(shí);時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不但延長(zhǎng)生產(chǎn)周期,脫模不利,而且使密度增加、內(nèi)應(yīng)力增加,嚴(yán)重時(shí)翹曲、破裂,因此要嚴(yán)格控制保壓時(shí)間,一般情況,薄壁小零件保壓l0min,結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件保持30min以上。
3.7冷卻
冷卻過(guò)程直接影響產(chǎn)品的物理力學(xué)性能和形狀尺寸精度。冷卻過(guò)快,產(chǎn)品內(nèi)外層溫差大,以致收縮不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,甚至出現(xiàn)裂紋。試驗(yàn)中在壓制葉輪時(shí)就遇到這種情況,zui后采取隨爐冷卻的方法,解決了這一問(wèn)題,其他小零件則以60-70℃/h的速度
隨爐冷卻2h,然后空冷至室溫。
3.8脫膜
脫膜時(shí)嚴(yán)格按脫膜順序進(jìn)行,以免損壞模具,同時(shí)要小心產(chǎn)品,必要時(shí)采用熱取法,產(chǎn)品取出后,整理好模具為下一次壓制做好準(zhǔn)備。
3.9修邊及加工
剛壓制好的產(chǎn)品由于溢料、問(wèn)隙等原因形成飛邊,要按圖紙要求修邊,部分零件需要二次加工以保證產(chǎn)品尺寸及質(zhì)量。zui后的產(chǎn)品按圖紙檢驗(yàn)并入庫(kù)。
4結(jié)束語(yǔ)
在塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵生產(chǎn)中,塑料襯里是zui重要的,因此,對(duì)于耐腐蝕性材料的選用極其重要,既要考慮用戶(hù)的要求,更要注重材料的工藝性,另外,塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子壓制及封口是個(gè)難點(diǎn)。氟塑料由于在融熔狀態(tài)下流動(dòng)性差,因此,在壓制過(guò)程中,一定要注意保溫時(shí)問(wèn),壓制溫度,壓制壓力等工藝細(xì)節(jié),以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
近年來(lái),磁力驅(qū)動(dòng)泵以其優(yōu)良的密封性能取得了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。它解決了泵的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象,但抗腐蝕性能卻與其它類(lèi)型泵一樣沒(méi)有得到改善。面對(duì)強(qiáng)酴強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),不銹鋼、鈦合金等耐腐蝕材料不是達(dá)不到使用要求,就是材料價(jià)格昂貴或原材料不易采購(gòu),成本高。而塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵的產(chǎn)生,彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。
2襯里塑料的選擇
由于塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵主要是為了提高抗腐蝕性,所以在襯里材質(zhì)上選擇了目前抗腐蝕性效果的氟塑料系列。通過(guò)對(duì)三大氟塑料即聚四氟乙烯(PTFE,F(xiàn)4)、聚全氟乙丙烯(FEP,F(xiàn)46)、聚偏氟乙烯(PVDnF2)的性能比較,選用了聚偏氟乙烯(F2),
表1是三種塑料的主要性能參數(shù)。
從表l中可以看出,F(xiàn)2的突出優(yōu)點(diǎn)是硬度高,強(qiáng)度高,可以滿(mǎn)足產(chǎn)品強(qiáng)度要求,線(xiàn)膨脹系數(shù)低于F4、F46,尺寸穩(wěn)定性好;F2高溫下流動(dòng)性好于F4,易于成型;融熔溫度低,壓制工藝易實(shí)現(xiàn)耐腐蝕性雖然低于F4與F46,但足可以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
3壓制工藝
下面以型號(hào)為FSC80/50-200塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵為例介紹壓制工藝。
3.1模具準(zhǔn)備
按模具裝配圖準(zhǔn)備好所有零部件,擦拭清理干凈,防止雜物掉進(jìn)模具而影響產(chǎn)品性能。
3.2涂脫模劑
模具放入烘箱加熱至80℃后取出,涂脫模劑,這樣可以使脫模劑涂均勻.脫模劑涂時(shí),在滿(mǎn)足要求的前提下,甩量盡可能少些,且要涂均勻,否則會(huì)降低產(chǎn)品的表面質(zhì)量和影響脫模效果。脫模劑選有機(jī)硅油或白油,把涂好脫模劑的模具放入烘箱加熱至80℃烘兩小時(shí),使有機(jī)硅油形成薄膜后取出模具加料。
3.3加料
在模具中放入所需的塑料多少直接影響產(chǎn)品的密度與尺寸,因此要嚴(yán)格計(jì)算加料量。計(jì)算方法有質(zhì)量法、容量法及計(jì)數(shù)法。質(zhì)量法公式如下:
M=1VP+5%Vp=1.05VP
M-所加料的質(zhì)量kG;
V-產(chǎn)品的體積m3;
P-塑料粉的密度kG/M3。
3.4加熱
將裝好F2的模具再放入烘箱開(kāi)始加熱,加熱溫度對(duì)壓制非常重要,因?yàn)樗撬芰狭鲃?dòng)、充模、固化成型的主要條件。F2溫度與流動(dòng)性的關(guān)系如圖1:
從圖1中可以看出F2的流動(dòng)性與Tmax有很大關(guān)系。溫度過(guò)高它流動(dòng)性的流動(dòng)性反而減小并且還會(huì)使它分解變性,生產(chǎn)出的產(chǎn)品表面暗淡,無(wú)光澤,強(qiáng)度差。由于分解變性耐腐蝕性明顯降低,溫度過(guò)低則會(huì)使產(chǎn)品成型差,有明顯的沒(méi)熔化痕跡,在壓制時(shí)輪后蓋時(shí)就遇到此情況。經(jīng)過(guò)反復(fù)試壓zui后得到F2的TMAx為170℃,加熱速度為80℃~100℃/h,保溫時(shí)問(wèn)為5-h(因?yàn)榉芰系臒醾鬟f速度小)。小零件放在爐口,大零件放在爐*,這樣就使模具加熱速度大致二樣二用以上方法壓制出的產(chǎn)品達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
3.5壓制
把加熱好的模具取出迅速壓制,所需壓力通過(guò)下式計(jì)算:
PM=TD2Pg/4MA
式中PM-成型壓力MPa)
Pg—主油缸的油壓,即表壓(MPa)
D—主油缸的活塞直徑(an)
Am—模具成型腔在受壓方向上收的zui大投影面積(cm2)。
當(dāng)陽(yáng)模接觸到塑料后,速度放慢,利用高壓低速有利于充模,另外放慢速度可以使模具內(nèi)空氣充分排除。排氣在壓制過(guò)程很重要,排氣不但可以縮短固化時(shí)間,而且有利于產(chǎn)品性能和外觀(guān)質(zhì)量的提高。為了避免產(chǎn)品的分層現(xiàn)象,排氣過(guò)早、過(guò)遲都不好,過(guò)早則由于有部分氣體還未從塑料粉或塑料顆粒中分離出來(lái)而達(dá)不到排氣目的;過(guò)遲則塑料表面已固化,氣體排不出來(lái),容易產(chǎn)生氣孔氣泡等
缺陷。所以排氣時(shí)間與次數(shù)一定要掌握好。必要時(shí),需要卸壓排氣通常排2.3次,每次時(shí)間從5-8s左右。
3.6保壓
F2在模具中固化的過(guò)程始終處于高溫和高壓之下,保持這種高壓時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響產(chǎn)品的力學(xué)性能和襯里效果。時(shí)間過(guò)短則固化不充分,降低了機(jī)械性能,且塑料與金屬貼合不密實(shí);時(shí)間過(guò)長(zhǎng)不但延長(zhǎng)生產(chǎn)周期,脫模不利,而且使密度增加、內(nèi)應(yīng)力增加,嚴(yán)重時(shí)翹曲、破裂,因此要嚴(yán)格控制保壓時(shí)間,一般情況,薄壁小零件保壓l0min,結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件保持30min以上。
3.7冷卻
冷卻過(guò)程直接影響產(chǎn)品的物理力學(xué)性能和形狀尺寸精度。冷卻過(guò)快,產(chǎn)品內(nèi)外層溫差大,以致收縮不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,甚至出現(xiàn)裂紋。試驗(yàn)中在壓制葉輪時(shí)就遇到這種情況,zui后采取隨爐冷卻的方法,解決了這一問(wèn)題,其他小零件則以60-70℃/h的速度
隨爐冷卻2h,然后空冷至室溫。
3.8脫膜
脫膜時(shí)嚴(yán)格按脫膜順序進(jìn)行,以免損壞模具,同時(shí)要小心產(chǎn)品,必要時(shí)采用熱取法,產(chǎn)品取出后,整理好模具為下一次壓制做好準(zhǔn)備。
3.9修邊及加工
剛壓制好的產(chǎn)品由于溢料、問(wèn)隙等原因形成飛邊,要按圖紙要求修邊,部分零件需要二次加工以保證產(chǎn)品尺寸及質(zhì)量。zui后的產(chǎn)品按圖紙檢驗(yàn)并入庫(kù)。
4結(jié)束語(yǔ)
在塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵生產(chǎn)中,塑料襯里是zui重要的,因此,對(duì)于耐腐蝕性材料的選用極其重要,既要考慮用戶(hù)的要求,更要注重材料的工藝性,另外,塑料襯里磁力驅(qū)動(dòng)泵的內(nèi)轉(zhuǎn)子壓制及封口是個(gè)難點(diǎn)。氟塑料由于在融熔狀態(tài)下流動(dòng)性差,因此,在壓制過(guò)程中,一定要注意保溫時(shí)問(wèn),壓制溫度,壓制壓力等工藝細(xì)節(jié),以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
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