塑料油箱相关知识

课程提纲 一 塑料吹塑成型的起源和发展二 塑料吹塑成型的技术特点和新的概念三 塑料燃油箱的应用及较之金属燃油箱的优点四 当今塑料燃油箱并的生产方法及适应环保要求而采用的工艺措施五 燃油箱的生产主要工艺流程六 塑料燃油箱的设计特点和要求七 高密度PE中空吹塑制品缺陷的检查和解决 塑料吹塑成型的起源和发展 中空吹塑是塑料成型加工的重要方法之一 以玻璃吹塑成型技术的长期发展和悠久传统为基础 几千年之后 揭开了吹塑成型历史的又一篇章 可成型的热塑性塑料的发展 是这一历史阶段的起点 查阅早期的专利说明书 1851年美国专利8180号 题为 热塑性杜仲胶中容器制造的进展 是这一历史阶段的起点 发明者叙述了用内压贴模法制造管状型坯 现代吹塑成型制品在上世纪三十年代和四十年代出现 聚烯烃和聚氯乙烯的发展赋予吹塑成型技术以更新的生命 那些能在较低温度下加工的新材料 最适合用来模塑成型为瓶 桶和其它中空制品 美国是该领域中起步最早的国家 期间的主要工艺 显然就是今天的注吹成型和浸吹成型 三十年代 美国工业就是以这种工艺开始制造工业产品 设备和模具都是自制 同时对其设备和技术外流严加控制 他们由此至少垄断技术达20年之久 直至50年代中期 二战之后 高分子化学和塑料工艺方面的研究活动在全世界兴旺发达起来 其研究成果亦给塑料吹塑成型指出了新和方向 1950年以后 工业化大规模地生产可以吹塑成型的聚乙烯 使吹塑成型技术出现了飞跃 塑料吹塑成型的技术特点和新的概念 随着中空吹塑成型制品的大量增加 对于产品质量和性能的认识更加明确 在设备加工和应用工艺方面 全面开始了有选择的发展和走专业化道路 a 独特的瓶颈成型定径技术 注拉吹技术 b 控制型坯壁厚 以制得厚度分布均匀的吹塑制品或有选择地增加厚度 c 加工硬PVC粉末混料技术 d 采用多机头以提高设备的生产效率 e 采用多层共挤技术生产中空容器 在生产大型中空吹塑成型的设备方面 以贮料缸系统和模头设计最为繁杂 往复式螺杆贮料缸和外推式活塞贮料都较模头贮料缸在可控性方面为差 其可控性表现在贮料缸容量不够 直角机头内的熔融物流动困难 制造费用高等 目前应用较为广泛的贮料系统是有环纹活塞的贮料缸 当高分子量PE进入生产应用市场为标志 新材料的出现 推动了吹塑成型技术发展 在高分子量PE的生产工艺 生产设备研制方面做的较深入 应用状况较好的设备推当时的西德 其成就概括如下 1 引进了增加物料流动的 有沟槽的 并能冷却的加料段 料筒 2 采用混合和剪切机构促进料筒内物料均化 3 环纹活塞购料缸 4 生产燃料油贮存箱 汽油箱和运送危险液体的大罐等大型容器 5 吹塑机头内流道的最佳化 搭接的心形曲线 有向支架的过滤装置 6 迅速而准确地控制壁厚 同时控制型坯的长度 7 对型坯的预吹胀 塑料燃油箱的应用及较之金属燃油箱的优点 最早将塑料燃油箱应用于汽车工业 并投入批量生产的是德国大众汽车公司 我国最早生产汽车用塑料燃油箱的厂家为我公司的前身扬州市塑料二厂 当时通过全套引进西德的吹塑设备 箱体的后加工设备和原料 为上海大众汽车有限公司生产配套 桑塔纳 轿车燃油箱总成 在此基础之上 经多年的知识积累和经验总结 走塑料燃油箱生产专业化道路并将之发展 以扬州汽车塑料件制造公司成立为起点 塑料燃油箱在汽车上的应用较金属燃油箱有以下优点 1 重量轻 2 安全性高 不受热膨胀而爆炸 在 40 和 90 的情况下仍具有良好的机械性能 3 防腐性能强 不腐蚀 不会因腐蚀而产生的杂质通过供油系统进入发动机 导致增加发动机损伤 降低其使用寿命 4 抗冲击性能优良 5 使用寿命长 6 可充分利用有限的汽车剩余空间 根据汽车厂家的需求自由造型 7 生产成本低 加工简单 不论多复杂的造型也可一次成型 当今塑料燃油箱并的生产方法及适应环保要求而采用的工艺措施 采用的成型工艺大体上分为 1 挤出吹塑成型2 滚塑成型随着人们在不断享受新材料 高技术产品给生活带来的快乐的同时 人们对生活环境的变化同样表现出极大的关注 对环境的主要污染源之一的汽车排放 我国政府也提出了一系列的环保要求 对于我公司生产的燃油箱总成其要求主要表现在如何有效控制燃油的渗透方面 如 欧洲一号标准要求燃油箱总成的燃油渗透量为每天小于20克 欧洲二号标准要求燃油箱总成的燃油渗透量为每天小于2克 欧洲三号标准要求燃油箱总成的燃油渗透量为每天小于0 1克 目前我国实行的是欧洲二号燃油渗透标准 为满足环保要求 降低燃油渗透 在生产中所采用的工艺方法 1 在燃油箱的内壁涂覆燃油阻隔涂料 物理的方法 2 对燃油箱进行氟化或硫化处理 在箱体表面上形成化学反应的燃油阻隔层 化学法 3 采用多层共挤技术 将具体阻隔燃料渗透的材料与PE分层同时挤出吹塑成型 物理的方法 燃油箱的生产主要工艺流程 以我公司生产的单层塑料燃油箱为例 主要工艺流程包含以下几个方面 原料准备 HDPE 色母料 回料 挤吹成型修边冷却定型打孔焊接装配水下测漏泵阻值检验擦干 装配 包装入库运输到顾客 检验外形尺寸 加工尺寸 焊接强度 粉碎 称重 测壁厚 检验装配位置 方向 锁紧力矩 压力 0 3 0 5bar时间 20S 最终检验 塑料燃油箱的设计特点和要求 以HDPE为原料挤吹成型单层塑料燃油箱作例 从塑件结构工艺分析起 燃油箱箱体的外形大都为异形曲面组合 其形成原因为需最大限度利用车辆底盘之间的有限空间 又由于燃油箱为储贮燃料的安全件 箱体要保证具有一定的刚性 所以箱体壁厚不能太薄 同时箱体又要保持有较大的容积和较轻的重量 故箱体的壁厚一般控制在2 5 4mm之间 在考虑到箱体上异形组合曲面较多 同时需保证最大限度利用可用空间的情况 特别是箱体与车身贴合部位对尺寸就有一定的要求 故在设计与制造中应重点考虑尺寸收缩所造成的误差 再者对其形状有剧烈变化或贯穿直径在短距离内有较大改变时 应着重分析其在成型过程中是吹胀成型 也可能是单边拉伸 还是原料堆积 挤压成型 设计过程中应尽量壁免上述情况出现 无法回避时 因其形变大 将是整个塑件最薄的部位所在或最厚部位 它的存在对塑件成型品质影响很大 包含在定型过程中的变形 结构强度的下降或应力集中 容积减小等 应对措施 1 在设计过程中的避免 2 在可能的情况下增加其形变过渡量 以减缓形变 3 在生产过程中注重对相应处型坯的壁厚的调整控制 为控制箱体在冷却过程和在车身上固定安装时 箱体采用绑带固定安装 其箱体形状向内塌陷 设计中应对特定部位或曲面留有预张曲面 模具分型面的选择 在满足产品最大投影分型的基础下 应尽量满足等分拉伸的要求 如拉伸比较大 塑件在吹胀成型过程中 由于模温较低 型坯吹胀着壁后 即迅速硬化 使流动阻力增加 流动性能迅速降低 因而型腔部分型坯不能及时回补 造成塑件整体不均匀 变形 严重时造成局部壁厚过薄 拉裂吹破的发生 在特定情况下可采用滑块的形式以帮助减缓吹胀拉伸 其形式也可帮助产品脱模所需 型坯直径及塑件最小壁厚尺寸估算 1 型坯直径 D L D 型坯直径L 吹塑件在型坯轴向横截面的周长 2 塑件最小壁厚 min 1 1 2 D min 塑件最小壁厚 型坯厚度D 相应处塑件直径 与塑件性质 成型工艺及模具园角有关的系数1 1 5 常取 1 3 模具刀口的选择 常规产品薄壁产品采用复合工艺的产品 高密度PE中空吹塑制品缺陷的检查和解决 在中空吹塑制品中呈现的缺陷多种多样 大多数问题产生于设备的四个可变因素的控制失误或处理不当 其为 温度 压力 速率以及结构设计或调整 其中一个或一个以上失常 都会引起生产中的缺陷产生 1 温度过高产品因温度过高而显露出的迹象很多 事实上 任何缺陷的出现 最好首先检查一下温度 因温度引起的缺陷有些是直接的 有些则隐蔽而不易立即发觉 经济损失就是一个 浪费昂贵的热能 又提高不必要的冷却成本 台时产量下降 循环周期因冷却时间的延长而延长 而且对产品存在因高温制约的制品原料老化 出现导致产品寿命较短的问题 料温过高的迹象 不管发生于加工过程中的哪一部份 都容易发现 料温过高的熔体强度低 型坯会发生打褶或折叠 塑件制品拼缝线强度不足 这是因为模具的夹持口不能迫使足够量的熔体进入拼缝线的缘故 有些情况看似料温过高 实际却是模内冷却不足所产生 如产品翘曲 因在脱模时尚未充分冷却 在极端的情况下 当模具打开时 拼缝线由于过热而破裂 2 温度太低这种情况在吹塑中较为少见 如有发生 主要迹象为制品上有气泡 原因是树脂表面有水汽凝聚 另一种情况是制品表面有瘪膛 形成原因是由冷模表面上的水分引起的模温相对环境温度较低 环境温度较大 其解决较难 因减少对模具的冷却 将延长制品留模时间 不可取 唯一的措施是在模具周围设一个 围墙 对其相对封闭的小环境内进行除湿处理 防止水汽凝聚 对封闭小环境内的空气进行降温 减小模温与环境温度之间的温差 温度过低还会带来其它的后果 制品会在沿拼缝或夹断线发现有小孔或在拼缝的地方裂开 制品的表面不能很好地重现模腔表面的花纹 解决的方法是缓步升高温度直到得到满意的制品 温度过低的另一类现象是型坯卷曲或型坯出现清晰的或起伏的条纹 型坯卷曲的情况常常暂时的 会在开机之后 随芯棒或轴套温度的上升而消失 但型坯出现清晰或起伏的条纹 这可能是一组加热圈失灵的结果 熔体在机头的冷点区内被牵曳从而产生条痕 3 工作压力不当容器壁部的气泡和冷疤可能是熔体内返压太低的标志 自压太低 作功不足 熔体不均匀 容器表面不能清晰地重现模表花纹 以及一般的表面缺陷都可能与吹胀压力过低有关 另一原因也可能是模具的排气孔位置设置不当 4 速率问题有几种缺陷 其起因不止一个 如翘曲 一般认为翘曲是因冷却定型不充分的结果 而其中时间的因素可能大于温度 往往为提高时产量 而过分地缩短周期时间 冷却时间能延长一 两秒 就可迅速解决翘曲问题 夹断处破裂表明熔体温度过低 但也可能是闭模太快 正确的闭模速度是必须的 同时还可防止模具的严重损坏 有一种缺陷只与速度有关 那就是出现于吹塑件表面的 鲨鱼皮 现象 这是因为不适当的挤出速度导致熔体不稳所致 所有的高密度PE都存在引起这种熔体不稳状态的挤出速度范围 必须通过改变挤出速度来解决 5 现场管理 缺陷的产生现今很少与树脂 高密度PE 的选择有关 原料供应商一般都知道树脂的加工要求 但是 问题可能还是会出现 例如 对制品来说 树脂的性能低于型坯直径扩张的要求 又如熔体挂料 操作人员因此降低其温度 结果制品有冷斑 在加工条件没有余地的情况下 这就可能是树脂与制品不相匹配的问题 众所周知 良好的管理是保证产品具有品质的前题 粗放型的生产会带来一系列的后果 在深入研究问题产品成因之前 应仔细检查回收利用的旧料 过量的回料配用比 不清洁的废品 原材料不同的制品 混合粒料和扫地垃圾等都会造成时间和精力的浪费 到没有问题的地方去寻找原因 引发问题解决的误区 塑料燃油箱相关知识练习 1 中空吹塑是成型加工的重要方法之一 以成型技术的长期发展和悠久传统为基础 几千年之后 揭开了吹塑成型历史的又一篇章 可成型的发展 是这一历史阶段的起点 2 最早将塑料燃油箱应用于汽车工业 并投入批量生产的是汽车公司 3 我国最早生产汽车用塑料燃油箱的厂家为 当时通过全套引进西德的吹塑设备 箱体的后加工设备和原料 为有限公司生产配套轿车燃油箱总成 4 塑料燃油箱采用的成型工艺大体上分为 5 对环境的主要污