一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法及設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及中空型材擠出成型技術領域，特別涉及一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法及設備。
【背景技術】
[0002]中空型材根據斷截面來區分，一般分為圓管和異型管，其中異型管包括橢圓形異型管、方管、三角管、半圓形異型管、五瓣梅花形異型管等。塑料中空型材具有重量輕、強度大、耐腐蝕等特點，廣泛地應用在建筑用材、電器電子、流體運輸、家具等不同領域。隨著國民經濟增長，中空型材產品尤其是大截面中空型材的市場需求巨大。
[0003]中空型材的傳統生產方法是:根據中空型材斷截面的形狀、制品材料、尺寸精度和成型速度，選擇合適的機頭口模和冷卻定型方法。熔融物料從機頭口模擠出形成初步的型坯，再及時對型坯進行冷卻定型以保證制品的外觀和尺寸精度。在實際生產中，中空型材的傳統生產設備存在以下缺點:(I)擠出的中空型材截面與模頭出口截面在形狀上是近似的，但在尺寸上，模頭出口截面的尺寸要大于擠出中空型材截面的尺寸；由于上述尺寸上的差異，擠出截面尺寸較大的中空型材時，模頭的設計尺寸也必須根據相應截面變大，也就是只能出現小口模生產小截面中空型材，大口模生產大截面中空型材的情況；在生產大截面中空型材時，模頭的體積和重量難免過大，不利于精度控制及設備成本控制；(2)若要生產形狀復雜的制品，相應的芯棒和口模加工難度增大；(3)模頭出口截面形狀和尺寸決定了生產的中空型材類型，這限制了設備的產品生產范圍；(4)傳統方法生產的中空型材容易出現內應力大，翹曲變形的情況。
[0004]申請號為200920109219.X的實用新型專利公開了一種輔助擴張裝置，利用帶有錐度的模頭，使通過模頭的胚件擴張，被擴胚件通過利用凸起的圓環和凹槽相契合的模頭和夾持棒，用緊固圓環把被擴胚件緊固在夾持棒上，施加外力移動夾持棒至牽引機處，從而實現連續生產大截面中空型材。該裝置雖然結構簡單，但需要增加額外的驅動裝置移動夾持棒，增加了設備成本，擴張參數不可調，不能根據實際生產情況和物料進行調整。
[0005]針對目前大截面中空型材加工方法及設備存在的設備復雜笨重、設備加工難度大、適用范圍小、產品性能不理想等問題，開發一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法及設備具有重大意義。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法，該方法原理簡單、易于操作和實現控制，同時產品的使用范圍也較廣。
[0007]本發明的另一目的在于提供一種用于實現上述方法的利用小口模的大截面中空型材擠出成型裝置。
[0008]本發明的技術方案為:一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法，從模頭擠出的胚件經壓縮空氣吹脹，在胚件內部形成一層與制品中空形狀相同的窄縫形氣墊，受氣墊的進一步擴張，使胚件貼緊于真空定徑套內壁，在氣墊和真空定型的協同作用下，成型中空管材制品，實現利用小口模連續制備大截面中空型材。
[0009]所述中空管材制品為圓管或異型管。
[0010]所述異型管為方管、三角管、橢圓形異型管、半圓形異型管或五瓣梅花形異型管。
[0011]本發明一種利用小口模的大截面中空型材擠出成型設備，包括依次連接的擠出機、模頭和真空冷卻定型裝置，模頭內設有吹脹裝置，吹脹裝置包括芯棒、進風管和內冷氣塞，進風管設于芯棒中部，內冷氣塞的桿部設于進風管中，內冷氣塞的頭部設于模頭和真空冷卻定型裝置之間的空間內，芯棒的外壁與模頭之間為成型胚件的流道。
[0012]所述內冷氣塞為中空結構，包括相連接的桿部和頭部，桿部為直管狀，頭部為錐狀，頭部的側壁設有通孔，桿部貫穿于整個進風管中，桿部靠近真空冷卻定型裝置的一端設置頭部，桿部的另一端設有出氣口。進風管內的大部分氣體從通孔處進入內冷氣塞并排除，部分氣體在胚件與內冷氣塞之間的空間排出，并形成氣墊。
[0013]所述進風管為一端開放的管道結構，進風管的外壁嵌于芯棒中，進風管靠近內冷氣塞頭部的一端為開放端，進風管的側壁設有進氣口。
[0014]所述吹脹裝置的外側還設有壁厚調節裝置，壁厚調節裝置包括氣塞支撐梁、氣塞鎖緊帽、壁厚調節手輪、壁厚調節桿、定徑套支撐梁和十字支撐架，十字支撐架設于進風管外周，氣塞支撐梁和定徑套支撐梁分別設于內冷氣塞的外周，十字支撐架的外側依次設置定徑套支撐梁和氣塞支撐梁，定徑套支撐梁和氣塞支撐梁之間通過壁厚調節桿連接，壁厚調節桿一端設有壁厚調節手輪，內冷氣塞設有出氣口的一端通過氣塞鎖緊帽與氣塞支撐梁固定連接。壁厚調節裝置用于調節內冷氣塞的頭部與真空冷卻定型裝置之間的距離，以控制中空型材的壁厚。當內冷氣塞頭部進入真空冷卻定型裝置，氣墊消失，內冷氣塞的頭部與真空定型套之間的間隙為胚件出口。
[0015]所述氣塞支撐梁和定徑套支撐梁上均設有螺紋孔，壁厚調節桿的螺紋部分分別與氣塞支撐梁的螺紋孔和定徑套支撐梁的螺紋孔連接，并采用雙螺母鎖緊。
[0016]所述壁厚調節手輪通過螺釘和鍵與壁厚調節桿的端部固定連接。
[0017]所述真空冷卻定型裝置的外側還設有牽引裝置，用于成型后中空型材的導向牽引。
[0018]上述利用小口模的大截面中空型材擠出成型設備使用時，其原理是:由擠出機提供的塑化好的物料熔體進入模頭內的流道，熔體從模頭出口截面擠出，得到初步的中空型材形狀(即胚件)，從進風管進入的高壓冷空氣與胚件內壁接觸，使其溫度降低至玻璃化溫度與粘流溫度之間，并使胚件內外存在壓力差，高壓冷空氣使胚件擴張直至內外壓力平衡；溫度在玻璃化溫度和粘流溫度之間的胚件處于高彈態，彈性的胚件在高壓冷空氣的作用下與內冷氣塞之間形成氣流通道，胚件內一部分冷空氣從此通道排出，并形成一層與制品中空形狀相同的窄縫氣墊，其余的冷空氣從內冷氣塞頭部的通孔排出，氣墊對胚件有擴張作用，使胚件內表面光潔，且氣墊使胚件擴張貼緊真空冷卻定型裝置的真空定徑套內壁；氣墊擴張與真空定徑的協同作用，實現利用小口模連續制備大截面中空型材。由于氣墊的擴張作用，移動氣墊的位置，即轉動壁厚調節手輪調節內冷氣塞與真空冷卻定型裝置的距離，或者調節牽引速度，可達到調節中空型材壁厚的作用；通過調節真空冷卻定型裝置與模頭的相對位置來調節胚件擴張時的冷卻長度；改變進風管中高壓冷空氣的氣壓大小，可改變胚件最大直徑，即改變徑向拉伸比。通過以上調節可使中空型材尺寸可控，性能可控。
[0019]本發明相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0020]本利用小口模的大截面中空型材擠出成型方法及設備原理簡單，易于操作和實現控制。具體表現為:
[0021](I)在模頭體和真空冷卻定型裝置之間使胚件擴張，實現用小口模連續生產大截面中空型材，有效地簡化了設備的結構；
[0022](2)通過管胚氣墊擴張與真空定徑的協同作用，同時提高中空型材內外表面質量;
[0023](3)通過移動氣墊的位置，即轉動壁厚調節手輪調節內冷氣塞與真空冷卻定型裝置的距離，或者調節牽引速度，可達到調節中空型材壁厚的作用；可通過調節真空冷卻定型裝置與模頭的相對位置來調節胚件擴張時的冷卻長度。可改變進風管中高壓冷空氣的氣壓大小，可改變胚件最大直徑，即改變徑向拉伸比。通過以上調節可使中空型材尺寸可控，性能可控，可適應不同物料的加工；
[0024](4)該設備可通過更換內冷氣塞和真空定徑套等部件，進行不同截面中空型材的連續生產，使用方便，適用范圍較廣。
【附圖說明】
[0025]圖1為本利用小口模的大截面中空型材擠出成型設備的結構示意圖。
[0026]圖2a為中空管材制品為圓管時的截面示意圖。
[0027]圖2b為中空管材制品為方管時的截面示意圖。
[0028]圖2c為中空管材制品為二角管時的截面不意圖。
[0029]圖2d為中空管材制品為橢圓形異型管時的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例，對本發明作進一