一种拉挤成型装置及工艺的制作方法

本申请涉及输电绝缘材料成型技术领域，特别是涉及一种拉挤成型装置及工艺。

背景技术：

目前玻璃钢管拉挤成型过程，通常设定三个温区：加热区、成型区、定型区，控温方式为三段式控温且模具为一体式模具。

对于饱和树脂来说，三段式控温无法获得良好的温度调节方法，导致拉挤成型的玻璃钢管存在固化不完全等缺陷，一体式模具拉挤阻力大，无法提高拉挤速度，生产效率低，制造成本高。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种拉挤成型装置，该装置能够根据材料特性灵活设定加热温度，提高产品性能，同时能够提升拉挤速度。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术手段如下：一种拉挤成型装置，包括模具、模芯和加热单元，模具具有模腔，模芯位于模腔中，模芯与模腔的腔壁之间形成管状通道，加热单元在模具外壁围绕模腔设置，沿拉挤前进方向，模具包括前固化区和后固化区，前固化区的内径小于后固化区的内径，前固化区的长度大于后固化区的长度；加热单元包括第一加热单元和第二加热单元，第一加热单元对应前固化区，第二加热单元对应后固化区；沿拉挤前进方向，前固化区依次包括预成型区、升温区和成型区，第一加热单元围绕升温区和成型区。

上述拉挤成型装置由于将模具分为前固化区和后固化区，前固化区的长度大于后固化区的长度，前固化区依次包括预成型区、升温区和成型区，延长了模具的长度，可以使拉挤管受热更加充分，提高固化程度，提升管材料的性能；前固化区的内径小于后固化区的内径，可以降低外表已经固化定型的拉挤管通过后固化区的摩擦力，提升拉挤速度，以此提高生产效率，降低制造成本；第一加热单元围绕升温区和成型区，而预成型区利用升温区的第一加热单元的余热进行升温加热，节省能耗，降低成本。

更为优选地，第一加热单元包括若干加热元件，若干加热元件上设置温控元件，实现了加热和温控一体，能够及时准确地反映每段的实时温度，并且进行及时调整以保证有最合理的加热温度。

更为优选地，加热元件的数量为七个，将第一加热单元分为七段，每段可独立加热，对于升温的控制更加精确，误差小，有利于提升拉挤管的材料性能。

更为优选地，升温区设置三个加热元件，成型区设置四个加热元件，升温区的温度梯度比成型区高，三段控温可以保证拉挤管在进入成型区之前充分加热达到固化温度；成型区的温度控制需要更加稳定而准确，拉挤管主要经过该温度区域时固化定型，设置四个加热元件可使成型区的加热温度曲线更大程度地接近材料升温固化曲线，以保证材料具备最优的性能。

优选地，成型区的长度大于升温区的长度，升温区的长度大于预成型区的长度，根据材料升温固化曲线的特性设计加热区域的长度，使管材料具备最优的性能。

优选地，模具还包括保温管道，保温管道与后固化区相连，保温管道的内径大于后固化区的内径，保温管道的设置可使高温固化的拉挤管离开加热的模腔之后，不会因为温度骤降导致管材料产生裂纹等缺陷，保证管材料的优异性能。

针对现有技术的不足，本发明的目的之二是提供一种拉挤成型工艺，该拉挤成型工艺能够提高产品性能，同时能够提升拉挤速度。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术手段如下：该拉挤成型工艺采用上述拉挤成型装置，前固化区的温度低于后固化区的温度。

上述拉挤成型工艺，前固化区的温度低于后固化区的温度，可使离开前固化区的拉挤管在表面固化完全前提下，管材料内部也固化充分，熟化定型，减少材料内部缺陷，提升材料整体性能。

优选地，后固化区的温度为160℃～180℃，前固化区的温度为60℃～170℃。

优选地，升温区的温度为110℃～140℃，成型区的温度为140℃～170℃。

优选地，升温区和成型区的温度沿拉挤前进方向逐渐递增，相比于升温区和成型区的温度在各自区域内保持一致，沿拉挤前进方向逐渐递增更符合材料升温固化曲线，此工艺成型的材料性能更加优异且稳定。

优选地，拉挤速度为20mm/min～90mm/min，拉挤速度的上限由现有技术中的50mm/min提升为90mm/min。

附图说明

图1是本发明实施例一的拉挤成型装置100的示意图；

图2是本发明实施例二的拉挤成型装置200的示意图；

图3是本发明实施例二的拉挤成型装置200的立体示意图；

图4是本发明实施例三的拉挤成型装置300的示意图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种拉挤成型装置100包括模具110、模芯120和加热单元130，模具110具有模腔，模腔是沿拉挤前进方向a依次具有进料口和出料口的管道，模芯120位于模腔中，模芯120与模腔的腔壁之间形成管状通道，加热单元130在模具110外壁围绕模腔设置。

在本实施例中，沿拉挤前进方向a，模具110包括前固化区111和后固化区112，前固化区111和后固化区112之间是独立的，在交界处通过螺栓连接、焊接等方式固定在一起；前固化区111的长度大于后固化区112的长度；可以理解的是，前固化区111长度较大，可以确保拉挤管在进入后固化区112之前，外表已经固化定型。

在本实施例中，前固化区111的长度为1400mm-1600mm，后固化区112的长度为400mm-700mm，相比于现有技术中整体长度不超过1000mm的模具，拉挤出来的拉挤管无论从外观还是材料的整体性能上，都有很大的提升。在其他实施例中，前固化区和后固化区的长度可根据实际需要进行适当调整，以达到最佳的工艺效果。

在本实施例中，前固化区111的内径小于后固化区112的内径，即前固化区111的模腔直径小于后固化区112的模腔直径，可以理解的是，当拉挤管通过在前固化区111加热后，外表已经固化定型，但是管体材料内部由于温度和时间的原因，并没有完全固化，此时拉挤管继续受热，也不会改变其外部尺寸，增大后固化区112的模腔直径，使拉挤管通过后固化区112时，拉挤管与后固化区112的模腔的接触面积减小，甚至可以不接触，进而拉挤管与后固化区112的模腔的摩擦力减小，可以减少拉挤管的脱模力，降低对牵引脱模设备的要求，换句话说，在相同牵引力的条件下，可以获得更高的拉挤速度。另外，可以理解的是，在前固化区111的模腔前段时，拉挤管由于树脂材料尚未固化成型，拉挤管处于无定型状态，此时拉挤管与前固化区111的模腔的摩擦力较小，拉挤管沿拉挤前进方向a行进过程中，受加热温度和时间的影响，拉挤管外表面逐渐固化，拉挤管与前固化区111的模腔贴合程度逐渐增加，二者之间的摩擦力逐渐增加，直至拉挤管表面完全固化，拉挤管与前固化区111的模腔之间的摩擦力达到最大，若前固化区111和后固化区112的内径一致，后固化区112会提供最大的摩擦力阻碍拉挤速度的提升，因此，增大后固化区112的内径会在保证拉挤管尺寸精确的情况下，极大程度地提高拉挤速度。

在本实施例中，加热单元130包括第一加热单元131和第二加热单元132，第一加热单元131对应前固化区111，第二加热单元132对应后固化区112；第一加热单元131和第二加热单元132都可以进行独立加热，根据实际需要进行加热温度的设定及调节。

在本实施例中，沿拉挤前进方向a，前固化区111依次包括预成型区a1、升温区b1和成型区c1，第一加热单元131围绕升温区b1和成型区c1设置。对前固化区111进行分三段控温，可以保证温度更加精准可调，在更大程度上满足材料固化成型的条件，第一加热单元131围绕升温区b1和成型区c1，而预成型区a1利用升温区b1的第一加热单元131的余热进行升温加热，节省能耗，降低成本，同时也符合材料的升温曲线。在其他实施例中，第一加热单元也可以同时围绕预成型区、升温区和成型区设置，只要设定的温度能够满足材料固化成型的条件即可。

在本实施例中，拉挤管为圆管，在其他实施例中，可以根据模腔和模芯的形状来改变拉挤管的形状，在此不做限制。

在本实施例中，模具110的外壁形状和加热单元130的形状并不限制，只要加热单元130能够贴合安装到模具110的外壁，提供满足成型需要的加热温度即可。

上述拉挤成型装置100由于将模具110分为前固化区111和后固化区112，前固化区111的长度大于后固化区112的长度，并对前固化区111进行分三段控温，延长了模具110的长度，可以使拉挤管受热更加充分，提高固化程度，提升管材料的性能；前固化区111的内径小于后固化区112的内径，可以降低外表已经固化定型的拉挤管通过后固化区112时的摩擦力，提升拉挤速度，以此提高生产效率，降低制造成本；预成型区a1利用升温区b1的第一加热单元131的余热进行升温加热，节省能耗，降低成本。

实施例二：

如图2和图3所示，本实施例提供的拉挤成型装置200(模芯未示出)，与实施例一的不同之处在于拉挤成型装置200的第一加热单元231包括若干加热元件2311，若干加热元件2311上设置温控元件(图中未示出)，实现了加热和温控一体，能够及时准确地反映每段的实时温度，并且进行及时调整以保证有最合理的加热温度。

在本实施例中，加热元件2311的数量为七个，将第一加热单元231分为七段，每段可独立加热，对于升温的控制更加精确，误差小，有利于提升拉挤管的材料性能。

在本实施例中，升温区b2设置三个加热元件2311，成型区c2设置四个加热元件2311，升温区b2的温度梯度比成型区c2高，三段控温可以保证拉挤管沿拉挤前进方向a在进入成型区c2之前充分加热达到固化温度；成型区c2的温度控制需要更加稳定而准确，拉挤管主要经过该温度区域时固化定型，设置四个加热元件2311可使成型区c2的加热温度更大程度地满足材料固化成型的条件，以保证材料具备最优的性能。

在其他实施例中，加热元件的数量不局限为七个，可以为一个，两个，三个或者更多，甚至多于七个，每个加热元件的大小也可以不尽相同。比如，在升温区和成型区可以各设置一个加热元件，加热元件的尺寸大小与升温区和成型区的长度相关，在上述的加热元件上可以设置多个加热孔和温控孔，每个加热孔可以设置不同的加热温度，可实现在同一个加热元件上的曲线化控温，就算不把升温区或者成型区的加热元件进行物理分段，依旧能够使该区域内的加热温度最大程度地满足材料固化成型的条件。

在本实施例中，成型区c2的长度大于升温区b2的长度，升温区b2的长度大于预成型区a2的长度，根据材料升温固化曲线的特性设计加热区域的长度，使管材料具备最优的性能。在其他的实施例中，可以根据材料升温固化曲线的特性调节各区域的具体长度。

在本实施例中，加热元件2311与前固化区211的相对位置是可调的，从图3中可以看出，前固化区211的模腔截面为圆形，外截面为方形，加热元件2311的形状与前固化区211的外截面形状匹配。第二加热单元232与后固化区212的截面形状匹配，都为圆形。第二加热单元232并未进行分段设置，第二加热单元232提供的温度为拉挤管的熟化温度，实际是工艺流程中的最高温度，可以保持不变。在其他实施例中，可以根据实际需求，改变模具的外壁形状和加热单元的形状，只要加热单元能够贴合安装到模具的外壁，提供满足成型需要的加热温度即可。

在本实施例中，在前固化区211的表面上也设有温控元件(图中未示出)，第一加热单元231并不能全面覆盖整个前固化区211，在模具表面设置温控元件(图中未示出)，可以掌握控制整个加热过程，便于反馈和及时调整温度。在其他实施例中，可根据第一加热单元的位置设计温控元件。

在本实施例中，前固化区211采用上下合模的形式，具有上模和下模，后固化区212采用一体式型腔。前固化区211长度较长，采用上下合模的形式便于模具加工以及清理模腔，后固化区212长度短，采用一体式型腔便于制造也便于后期清理。在其他实施例中，对于模具的型式不做限制。

上述拉挤成型装置200由于将第一加热单元231分为若干加热元件2311，每段可独立加热，对于升温的控制更加精确，误差小，有利于提升拉挤管的材料性能。

实施例三：

如图4所示，本实施例提供的拉挤成型装置300(模芯未示出)，与实施例二的不同之处在于，模具310还包括保温管道340，沿拉挤前进方向a，后固化区312与保温管道340相连，保温管道340的内径大于后固化区312的内径，保温管道340的设置可使高温固化的拉挤管离开加热的模腔之后，不会因为温度骤降导致管材料产生裂纹等缺陷，保证管材料的优异性能。在其他实施例中，保温管道340的内径也可以与后固化区312的内径一致，只要保证拉挤管不会与保温管道340发生接触即可。

在本实施例中，保温管道340为金属材质；在其他实施例中，保温管道可以为非金属等材质，只要能够便于安装和保证管道内的拉挤管不发生温度骤降等现象即可。

在本实施例中，保温管道340两端设置环状连接板，环状连接板上设置连接孔与后固化区312的末端匹配，采用螺栓连接。在其他实施例中，可根据保温管道的材质选择其他连接方式，比如套设，胶装或者焊接等方式。

本实施例的拉挤成型装置300由于设置了保温管道340，可使高温固化的拉挤管离开加热的模腔之后，不会因为温度骤降导致管材料产生裂纹等缺陷，保证管材料的优异性能。

实施例四：

本实施例提供一种拉挤成型工艺，该拉挤成型工艺采用上述拉挤成型装置中的任一种，前固化区的温度低于后固化区的温度。

上述拉挤成型工艺，前固化区的温度低于后固化区的温度，可使离开前固化区的拉挤管在表面固化完全前提下，管材料内部也固化充分，熟化定型，减少材料内部缺陷，提升材料整体性能。

在本实施例中，后固化区的温度范围为160℃～180℃，即后固化区的温度可以为160℃～180℃范围内的任一数值，也可以呈现为160℃～180℃温度范围内的递增趋势；前固化区的温度为60℃～170℃，由于前固化区较长，并且由于分为预成型区、升温区和固化区，该区域内并不是保持同一恒定加热温度不变，而是前固化区的温度沿拉挤前进方向逐渐递增，因此前固化区的实际温度为60℃～170℃的范围。具体的，举例而言，前固化区的温度可以是沿拉挤前进方向a从60℃逐渐增长到100℃，或者是从80℃增长到160℃，或者是从70℃增长到170℃，只要处于60℃～170℃范围内即可，不再一一举例赘述。并且当前固化区的实际最高温度为170℃时，后固化区的温度范围为170℃～180℃；当前固化区的实际最高温度为160℃，后固化区的温度范围为160℃～180℃。换句话说，只要在本实施例的温度范围内，并且满足前固化区的温度低于后固化区的温度的条件即可。

在本实施例中，升温区的温度为110℃～140℃，成型区的温度为140℃～170℃。

在本实施例中，升温区和成型区的温度沿拉挤前进方向逐渐递增，相比于升温区和成型区的温度在各自区域内保持一致，沿拉挤前进方向逐渐递增更满足材料固化成型的条件，此工艺成型的材料性能更加优异且稳定。

在本实施例中，拉挤速度为20mm/min～90mm/min，现有技术中的三段控温成型工艺的拉挤速度为50mm/min，采用本实施例的拉挤成型工艺，拉挤速度的上限由现有技术中的50mm/min提升为90mm/min。

实施例五：

本实施例提供一种拉挤成型工艺，该拉挤成型工艺采用上述拉挤成型装置200，如图2和图3所示，沿拉挤前进方向，七个加热元件2311依次的设定温度为110℃，120℃，130℃，140℃，150℃，150℃，160℃，第二加热单元232的温度为170℃。将现有技术中只采用三段控温生产出的拉挤管作为对比实施例，本实施例的拉挤管在管材料的耐热性，弯曲强度，压缩强度和电气性能等重要的性能上都有相当优异的表现。本实施例的拉挤管和对比实施例在材料配方和生产环境等方面都相同，唯一不同的在于拉挤成型工艺。

如表1所示，本实施例的拉挤管的玻璃化转变温度(tg)更高，说明其耐热性更好；本实施例的拉挤管在弯曲强度和压缩强度上较对比实施例有很大的提升，说明材料所能承受的弯曲载荷和轴向静压力的更大，弯曲强度和压缩强度等机械性能更优；本实施例的拉挤管的轴向击穿强度为5kv/mm，对比实施例的轴向击穿强度为4kv/mm，说明本实施例的拉挤管的耐电压值更大，拥有更好的电气性能。

表1本实施例与对比实施例的性能参数对比表

在其他实施例中，七个加热元件依次的设定温度和第二加热单元的设定温度只要在实施例四的范围之内即可，不限制于整数温度。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。