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热成型新工艺　 层出不穷

热成型是制造大面积热塑性产品或壁厚极薄制品的理想工艺。两个原因就是: 一、相对较低的模具成本 ；二、 可以一层或多层材料进行作业，而无需另外装备机器。近年的机器技术创新已经确保了热成型在各种加工方法中的应有地位。在这之上，传统的吹塑制品，如塑料油箱，现在能通过双片工艺而被热成型出来。

我们一方面必须区分生产小型系列和小批量制品的单工位机器，另外一方面，也必须区分出用于生产量超过一百万件包装容器的自动辊筒给料的机器。长时间以来，单工位机器以用途广泛而著称，但在产量方面就相当落后了。近年的开发成果有助于明显提高单工位机器用于小规模生产的经济可靠度。因为有了自动辊筒加料机器，机器动作的周期更短，精度更高，所以生产MDI主要用于生产硬泡力明显趋向更高了。触屏显示器上的工艺数据输入越来越成为现代所有机器的标准特征，而实时图表有助于发现机器或工艺错误。结合一个遥控诊断系统，在出现问题的时候，工厂里的操作者和制造商派出的服务技师能通过声音互相联系。

本文并不是想详细探讨制造商升级其设备所采取的各种措施，而是要探讨每种改进对工艺自身的影响。

样品做左右90°曲折 加热步骤

温和均一地加热片材是获得良好热成型件的关键。在这点上，热成型机器结构最为重要的创新之一毫无疑问是引入了短波红外线辐射（波长范围是nm）,来加热片材。但是，这种技术也需要人们了解辐射加热器和塑料光学性能之间的相互作用，因为1.0mm波长的短波辐射有着更多的传输部件，不会再存在于3.4mm强吸收波段中。通过提高辐射器的温度，也就是较短波辐射，辐射更深地渗透到含有无色不含颜料的塑料之中，并且在片材内部被转变成为热量。这使加热时间缩短，温度也更为一致。短波辐射加热器有着几乎瞬间反应表现和极佳的调节性能。另外一方面，满负载输出下的必要额定功率是很高的。一旦塑料和加热器已经很好地相互协调，就能获得生产力的大幅提高，这对于单工位机器是特别重要的。

瓷棒辐射器因为结实的结构和相对长的寿命，象受欢迎的石英加热器一样，在热成型领域广为人知。缺点是它们在加热时一直慢。

有几种方法使辐射加热器的输出与片材的表面温度相适应。

一种方法是把热电偶插入到瓷杆加热器中,记录下温度。这起到了参考的作用，把温度相同的几个加热器放在一起，组成所谓的“等温区”，这主要是在加热器系统中呈矩形放置。等温线原先被精确安排在辐射加热器区域中心，现在被移至整个加热区的周围，从而根据塑件形状有意地进行不均匀加热。通过操纵杆，可以由操作者迅速而自如地对动作进行控制。片材边缘和角落区域的温度可以被专门地调整，以抵消任何的温度影响。由此产生的等温设定值可以被储存下来，并可以在任何时候被复制下来。

自动调节片材温度的另一种概念是通过高温计对片材温度进行非接触式记录。塑件表面上温度目标值的偏差可以通过加热控制系统进行识别和补充。利用这种名为闭环控制的原理，环被闭上，因为片材温度是控制器的输入值。闭环控制概念的问题是它难于控制，因为有了极快的自动加热机，控制段落一般有五个以上的周期，所以控制段落很长。

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第二个重要创新涉及到装置的灵活性。可调节夹合框架系统对灵活性作出了重大的贡献。特别是对于加工片材的多工位机器，必须为每一个工位制作和储备尺寸固定的夹合框架系统。除了生产成本以外，加工商也要花大量的作业和费用来进行储备和保养。这些可上下调节的夹合框架系统对于加工者的优点是通过伺服马达实现自动化、无级和可遥控的调节。微处理器接受了控制的任务。也有可能储存数据使起动更易。这种系统对安装时间有着非常正面的作用，特别是在生产周期短、单工位机款式经常变化的情况下。

伺服马达的优点

所有现代热成型机上装备的一个新亮点是伺服马达的应用，而不论它们是单工位或自动辊筒加料装置。伺服马达在几年前还是很贵的，但因为规模生产，价格已经降下来了。作为液动或气动驱动的替代物，伺服马达夹具有着许多的优点：起动位置可以被保留给稍后的自动起动。它们的应用实例包括: 成型工位的移动，片材的输送，这包括了防止过度下垂的链分叉动作。另外，它们展示出了极高的生产数据复制精度，对于经常变化款式的高自动化机器或装置来说，这又会产生高水平的机器可靠度。

快速精确的机器动作也对产品质量有着正面的影响，例如辅助拉伸能以高精度和在一张力仪定速度下被起动，而不用管环境条件。这意味着高度成型的区域可以被专门地预拉伸和预成型，可以利用更薄的半成品，对成本节省又出了一把力。

伺服驱动的另一个不可低估的特色是它们与液动和气动系统相比较低的能源消耗。

作为传统台面移动系统的替代物，也可以利用含有肘杆和液缸的复合系统。液压缸弥补了曲肘的缺点，即在有角度位置的能量传输低。当液缸向下运动时，液缸内的气体被压缩。一方面，这意味着电驱动系统可以被做得更小，而另一方面，整体采购和操作成本更低，因为液缸内气体也被设计成闭合系统。

在层叠技术中，伺服阀门正逐步地取代传统的阀门。优点是显而易见的。对于每种应用，实际上有可控制和可复制的设定供利用，这也可以被储存在控制系统之中。伺服阀门主要是被用于气动阀门转换了某些功能的场合。在热成型中经常被选择的功能包括预吹胀、放气、气体膨胀和台面移动。从工艺技术的观点出发，伺服阀的使用也有几个优点：升降速度对于塑件质量极为重要。而且，可以为预吹胀产生压力。因为伺服阀由机器控制系统进行电气控制，所以它们可以被安装于直接靠近用户的地方。所以各种阀聚集在一起形成的“阀门岛”就成为了历史。

整饰

与热成型操作密切联系在一起的是塑件的最终整饰。对于在一个平面上的简单整饰操作，一般是利用电动钢质标模。而另一方面，多尺寸、角度或孔洞则倾向于在电脑数控（CNC电子线材）机器上被完成。

当加工硬质脆性塑料时，钢质标模自然而然地要承受严重的磨损和撕扯。操作时间加长，标模会落于低位板上。一个来应对这个问题的新成果是安装一个芯轴来限制曲轴的运动。一旦曲轴达到其延伸位置，它会抵着芯轴而运转。因为弹性范围内的最小芯轴伸长率，在轴承中产生了预张力。这消除了运行到低位板的可能性。芯轴由机器制造商进行调节，不需要进一步的调整工作。

在CNC加工领域，已经出现了“系统概念”的另一个走势，这主要是热成型机器、装料装置和CNC系统在一个单元中的结合。这个系统设计在一个处理装置周围，它装于轨道系统之上，由线性马达进行驱动。它在热成型工位和CNC机器之间进行穿梭，传上塑件以直接作整饰。加工者不再有中间储存的问题，而这涉及到需要额外的空间和时间的损失。CNC工位与热成型机器之间的距离不受系统的限制，通过轨道系统适应于特定的条件，这个距离可以变化。一旦可以把珍珠岩由处理系统带入到成型机内的碎片量排除，那么过程自动化将是可复制的，从而产生较高的塑件质量。

展望

与加热过程的优化措施一起，持续使用伺服驱动和伺服阀将代表着通过改进机器技术、迈向塑件优化的更深远一步，因为影响热成型工艺的所有参数可以相互协调和自动优化。这将实现更短的周期时间，而操作者在过程中被专门地指引。在这种方法中，任何问题可以得到迅速地识别，从而实现更佳的诊断支持。

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