范文一:橡胶注射成型设备发展动向
橡胶注射成型设备发展动向
橡胶注射机概念在20世纪40年代中期被提出;70年代 初,橡胶冷喂料注射开始在工业中得到实际应用。由于它能实现高温快速硫化、胶料进入模腔前经过预热和塑化,制品在密封高压的模腔内成型硫化,产品质量均匀 稳定,尺寸准确、可以实现全自动操作,与传统的模压法相比生产效率可提高十倍以上,因此用橡胶冷喂料注射机生产模压制品的技术得到日益广泛的应用。
橡胶注射成型机主要应用于生产汽车配件、工业配件、电 气绝缘零件、连接器插座、密封件、减震垫、防震罩、鞋、瓶塞、吸尘软管、护套、气门嘴垫、玩具和健身器具等。随着汽车工业发展,对密封件、电气连接器、减 震器等的质量要求越来越高,橡胶注射只平的需求量增加了 1.2万倍以上,强劲的市场需求为橡胶注射机的发展提供 了契机。
目前,在际上生产橡胶注射机的主要厂家有:法国的 REP 公司、奥地利MAPLAN 公司、德国WP 公司、STEINL 公司和DESMA 、日本松田制作所、神户机械株式会社、三友株式会社、日本制钢所,意大 利RUTIL 公司等。
20世纪70年代初期,北京化工大学与上海某厂合作,开发研制成功XZL-200螺杆预塑一线式橡胶注射成型硫化机。中国从欧美日等国大批引进橡胶注射机,在此基础上国内厂家,如华泰、华诚、华液(现名千普)等也开始研制、生产橡胶注射机。
橡胶注射成型机结构种类
橡胶注射成型机的种类繁多,到目前为止,橡胶注射成型已经历了3个阶段:柱塞式注射、螺杆往复式注射和螺杆—柱塞式注射。
柱塞式注射成型机
最早的橡胶注射成型使用的柱塞式 注射成型机、注射成型方法是:将胶料从喂料口喂入料筒后,由料筒外部的加热器对胶料进行加热、塑化,使胶料达到易于注射而又不会焦烧的温度为止。最后由柱 塞将已塑化胶料高压注入模具中。实际上,种注射方法料筒主要起注射作用,辅以加热塑化作用。因为橡胶为热的不良导体,传热效率低,如果仅仅通过热传导来加 热胶料,胶料温度上升太慢,而且塑化的不均匀。因此需要将胶料先在热炼机中热炼,热炼到一定程度后再喂入注射机中。因此这种注射成型法虽然注射机本身结构 简单,成本低,但是需要配置热炼机和炼胶工,从而增加了设备成本和工人劳动强度,最重要的是这种注射成型方法生产效率低,塑化不均匀,从而影响到制品的质 量。
螺杆式注射成型机
为了提高产品效率和制品质量,人们又发明了另一种橡胶注射成 型设备。即在挤出机的基础上加以改进,将螺杆的纯转动改成既能转动以进行胶料的塑化,又可以进行轴向移动以将胶料注入到模腔中。这就是往复式螺杆注射成型 机。
注射成型方法是:胶料从 喂料口进入注射机后,在螺杆的旋转作用下受到强烈的剪切,胶温很快升高。当胶料沿螺杆移动到螺杆的前端时,已得到充分而均匀的塑化。螺杆一边旋转一边向后 移动,当螺杆前端积聚的胶料达到所需要的注射量时,轴向动力机构以强大的推力推动螺杆向前移动,从而将胶料注入模腔。这种往复式注射成型方法,胶料的塑化 是通过机械剪切获得,因而胶料升温快,塑化均匀,这样一来生产效率和制品质量都得到提高。另外由于这种注射成型方法可以直接将冷胶料喂入注射机中,从而省 去了热炼工序,减少了设备投资和设备占地面积,同时提高了生产效率,降低了劳动强度。然而在生产大型制品时,螺杆后移量过大,胶料的塑化受到限制,另外这 种机器的螺杆棱峰与机筒内壁之间间隙较大,注射时易导致逆流和漏流现象,致使部分胶料反覆停留,易产生焦烧,从而注射压力也受到限制,所以往复式螺杆注射 机只能用于低粘度胶料,小体积制品的生产中。
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螺杆—柱塞式注射成型机
为了解决以上两种注射机的不足,人们将这两种注射机结合起来,取补短,这就是目前应用较多的螺杆—柱塞式注射成型机。这种机器的注射部分主要由螺杆塑 化系统和柱塞注射系统组成,注射成型工艺过程为:首先将冷胶料喂入螺杆塑化系统,胶料经螺杆塑化后,挤入到柱塞注射系统中,最后由柱塞将胶料注射到模腔 中。为了使胶料按照一定的顺序流动,在螺杆挤出机的端部安装一个止逆阀,胶料塑化后通过止逆阀进入注射系统中并将柱塞顶起,这时胶料不会从喷嘴出去,因为 喷嘴通道狭窄,阻力大。当柱塞将胶料以高压从喷嘴注入模腔时,因为止逆阀的作用,胶料不会倒流进入注射机中。由于这种注射成型方法结合了柱塞式注射机和螺 杆式注射机的优点,因此它可以生产大型、高质量的橡胶制品。 塑化系统与注射系统安装方式,有时可能会出现一些缺陷,因为最先注入注射室的胶料最后注射到模腔中,这样可能会使与柱塞端面接触的胶料停留时间太长而 导致硫化,从而出现废品等问题。大型设备更容易出现这种情况。工作顺序为先进先出的注射机可以解决这一问题。
先进先出注射机 虽然也分成螺杆塑化和柱塞注射两部分,但这两部分是安装在一条直线上的,工作开始时,柱塞位于前面位置上,当已塑化的胶料从螺杆前端,通过柱塞进入注射室 后,柱塞在胶料压力作用下开始向后退,一直到注射室充满所需注射量为止,柱塞停止向后移动。接着动力部分驱动柱塞向前移动,进行高压注射,另外,胶料在进 入模具之前通过一个球型分流梭时,得到进一步塑化,胶料温度更加均匀一致。
橡胶注射成型设备的技术发展现状
从德国DESMA 公司、LWB 公司生产的橡胶注射成 型机来看,其在机械和控制系统方面均有新的进展。
机械方面
橡胶技术网$ G+ A2 @6 J* _# ?9 V 主要是注射系统的改进,将液压驱动塑化螺杆装于注射活塞中,采用“先进先出”(FIFO )的注射方式来实现,合模系统主要采用全液压合模装置。
(1)塑化注射装置
塑化注射装置有两个主要的作用,即使物料均匀熔触塑化(挤出)和储存物料并将其注入模具(注射)。注射成型机用低速大扭矩液压马达 直接驱动螺杆,塑化能力强,适应不同粘度的橡胶。塑化过程采用自动温度控制,使胶料在理想温度下注入模腔。塑化部分和注射部分分开,可检测储胶量,计量准 确精密,使制品质量一致。
近 年来随着现代高科技的快速发展,对橡胶制品质量提出了更高的要求,而市场对大型橡胶制品的需求也大量增加,螺杆往复式注射机暴露出其注射制品的容量和压力 有一定限制和缺点:1、在塑化过程中落刚是不断地向后移动的,被塑化的胶料向机头方向前进,并不断地积聚在机头的料筒中,制品越大机筒螺杆向后移动量就越 大。当螺杆向后移动量过大时,胶料的塑化就受到影响,因此容量受到限制。2、由于胶料的流动性差,为了将容量大的胶料注入模腔就必须采用巨大推力的注射装 置以产生足够的注射压力。但螺杆与机筒存在着较大的间隙,过大的压力会导致逆流和漏流,反过来会影响压力的提高,对注射大型橡胶制品就受到限制。为了解决 这些问题,螺杆柱塞式注射成型机又得到新的发展和应用,目前大中型的橡胶制品一般采用螺杆柱塞式注射成型机,而觉小型的则可采用螺杆往复式注射成型机。
塑化注射装置是用于将混炼胶 自动吸入并塑化注入模具内。需要注射的胶料由螺杆引入并塑化,然后由注射活塞输入注射筒,活塞内的止回装置防止胶料在注射过程中回流,塑化注压时所需的动 力由液压系统提供。直接注射的“FIFO”系统按照物料先进先出原理工作,确保高精度配料和高度重现性及过程的安全性。内置止回阀,适用于热流道技术。注 射喷嘴非常短,直接到达模具,这使压力损失较低,先进的螺杆启动方式以及其特殊的供胶机转动装置保证胶料能整片可靠地输入。高塑化性能和低能量消耗使极其 经济的作业成为可能。喷嘴区域冷却段能可靠地防止注射胶料早期硫化。另外,可退缩式注射嘴提供了更高的机器稳定性。
止逆阀使关闭路径非常短,从而使快速机器作业周期成为可能。密封形状上的技巧可使材料在注射室的流动形成漩涡作用,从而保证注射量恒定一致和均匀。专门 开发的止逆阀也有利于机器清洁和注射胶种的变更。
(2)合模装置
合模系统的主要作用是保证成型模具系统的锁紧,开启和闭合,取出制品,并确保以准确的数据动作,她主要由固定模板、活动模板、拉杆、油缸及模具调整结 构,制品顶出机构等组成全液压合模装置以最大面积高锁模输入压力均匀地进行合模工作,锁模力是由四柱和少量运动件产生的,合模时间短,模具高度自动适调。 无四柱合模装置适用于小型橡胶制品以及门窗封条转角接头和异型件的生产。C 型框架意味着注射模具可很容易地从三侧出入。 采用内装增压缸的自吸阀式合模装置
a )工作原理:合模时,压力油从快速移模缸柱塞的中心管进入,由于快速移模油缸的内径较小,能实现快速移模。与此同时,主油缸出现负压,辅油箱中的压 力油通过自吸口向主油缸充油。当快速油缸给油结束时,动模板停止移动,充油停止,自吸阀前移,切断自吸口通道。继而进行增压锁模。
b) 结构特点:由于快速移模缸、增压缸、自吸阀、锁模缸、顶出缸等均埋藏在锁模缸内,因此结构非常紧凑。高压系统仅局限在锁模缸内,对油路系统密封要求相 对较低,仅采用中压即可,能节省能耗,可以实现快速、稳定、可靠地锁模,无需设置专门的调模装置,锁模力大小可以直接显示和贮存,这对降低制造成本,方便 操作是十分有利的。它可以克服曲肘式锁模装置由于制造和安装的原因产生的锁模角不易调节、锁模力大小不能显示等缺陷。
已 推出两种安全设施:一种是气动保护网栅,另一种是光障。
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控制系统方面
控制系统主要作 用是保证注射机按工艺过程预定的要求(压力、速度、温度、时间)和顺序准确无误地进行工作。
在橡胶注射机中,工业化国家的竞争主要体现在控制系统和翕动化程度的竞争,从而使设备 的控制系统和自动化得到迅速的发展。在注射机发展的初期,其运动的控制,如螺杆的行程和注射机的行程主要使用行程开关或接近开关实现执行机构的动作,从而 控制相应部件中的运动或停止;其数的检测,如:压力、温度等参数使用压力表和温度计。随着可编程控制器(PLC )的出现和发展,橡胶注射机也迅速应用可编程控制器,其用脉冲量或时间量来控制过程,使控制水平前进 了一大步。近年来,可编程控制器有了很大的发展,并赋予微机的功能,出现了诸如执行联机的统计工程控制(SPC ),计算机集成管理生产控制(CIM )、分 级数据收集和处理控制(MIR )以及信息控制管理系统(MCS2)等等。这些控制器具有数据采集功能强,数据处理能力强(如运算、变换、查找、比较等 等)、存储量大,运算速度快,精度高以及传递通讯能力强等优点,使橡胶注射机 的控制水平得到突破性进展。
工业化国家已在注射机控制系统配备了各种微处理的控制器和软件包。它能方便地对每台注射机的硫化时间、硫化温度和硫化压力实行检测和控制,同时控制系 统与设备相匹配,并有中央计算机输入数据,然后综合工厂生产管理信息进一步处理和SPC 评估,大多数注射机的网络系统都具有“分级数据收集和处理”功能, 其功能可分为实时过程的检测、过程的控制、注射机监控以及管理控制。如果注射机有相关的控制器,即可定期的监测注射机的变量,并可将注射程序只送到注射机 上;还可设置警报器,以及发出故障或临界参数偏差的警告;同时还有故障自诊,原材料计划,选择最佳使用条件以及记录生产数据等功能。目前橡胶注射机的控制系统和自动化程度已可使用机器人以及进行全过程的自动化生产。
(1)液压控制系统
液压系统用于给机器提供动力,是注射机的“血液”循环系统,是为注射机的各种执行机构(工作油缸)提供压力和速度的回路。液压回路一般由控制系统压力 与流量的主回路和各执行机构的分回路组成。采用比例控制阀和电子伺服系统实行对注射机的控制系统闭环反馈控制,使控制精度进一步提高,并且具有良好的人机 界面。橡胶技术网 www.sto.net.cn
(2)电器控制系统
电器控制系统是注射机的“中枢神经”系统,它控制着注射机的各种程序及其动作,对时间、位置、压力、速度和转数等惊醒控制和调节,主要由电子元件,检测元 件及自动化仪表组成。
采用微信息吃力系统,智能控制通过工业用计算机和专门软件来完成,达到高级过程控制,主要表现在以下几点:
a )主要技术参数:时间、压力、行程、速度和温度的设定、存贮和执行,采用数字化后非常精确,且重现性 大大改善,一旦设定值生成即被锁定,操作者在生产期间不可变动任意一个参数。
b )全部参数实现计算机闭环控 制,使控制主要参数更接近结果,在临界区无焦烧,可得到的速度不会引起飞边,保持所得到的压力不会超出。
c )具有对错误诊断的功能,有利于及时排除故障。
d )使用微信息 处理可使加工达到自适应,可使多台橡胶注射机联成网络, 实现中央管理。
0 F7 D9 Q& [! J (3)温度控制
温控系统主要包括喂料区、螺杆筒、注射筒、冷流道、加热板等。以上各系统温度都由专门的温度调节电路来控制。其中螺杆筒,注射筒和冷流道的温度控制由 专用温控单元控制,加热冷却介质有热油和水两种。
在橡胶注射成型工艺过程中,温度是主要控制参数之 一。早期温度采用“开/关”调节,比例微分(PD )调节,目前发展到精确的温度比例积分(PID )调节,PID 调节系统,既能像比例调节那样快速进行温度 调节,又能像积分那样消除温度残余偏差,还能像微分调节那样根据温度偏差变化情况超前动作,以抑制偏差的扩大,使温度调节的精确度和稳定性得以大大提高, 更好地满足橡胶注射成型工艺条件的要求。
近几十年的 发展中,橡胶注射成型机及注射成型工艺得到不断的完善和 提高,使其在橡胶行业中的荧荧日益广泛。随着现代电子技术和计算机技术的发展,橡胶注射成 型机的控制系统也达到了不断的发展和完善。对于汽车零部件、电气电子设备配件等大批量生产的产品,橡胶注射成型机能够充分发挥注射成型的优势。用注射成型技术来革新目前生产中所沿用的 生产技术将是橡胶工业以后的研究课题之一。随着中国橡胶加工业的发展,借助更先进的橡胶注 射成型机可实现生产高效率,产品高质量,创造出高的经济效益,开辟出更加广阔的前景。
范文二:塑料注射成型机设备技术要求
时间就是金钱,效率就是生命~
塑料注射成型机设备技术要求
一、 设备名称、规格型号及数量
序名 称 规格型号 数量 生产厂家 备 注 号
宁波海天股份
SAII2800/13501 塑料注射成型机 1台 整机
有限公司 外加厚油管外丝模具 3?″ EU2 1付 配套 外加厚油管外丝模具 2?″ EU3 1付 配套
二、 技术要求
1、塑料注射成型机
塑料注射成型机主要技术参数要求
参数 单位 SAII2800/1350
螺杆直径 mm 60
螺杆长径比 L/D 20
3理论注射量 cm 735 注射重量(PS) g 669
注射速率 g/s 256
注射压力 Mpa 184
塑化能力 g/s 30.3
螺杆转速 rmp 0-215
锁模力 KN 2800
移模行程 mm 590
拉杆内间距 mm 630×630
最大模厚 mm 630
最小模厚 mm 230
顶出行程 mm 150
顶出力 KN 62
最大油泵压力 MPa 16
油泵马达 KW 30
电热功率 KW 18.5
外形尺寸 M 6.53×1.77×2.15
机器重量 T 11
料斗容积 Kg 50
油箱容积 L 650
唯有惜时才能成功,唯有努力方可成就~
时间就是金钱,效率就是生命~
2、配套模具技术要求
配套管模具技术要求
名 称 数量 腔 数 使用注塑机 脱模 参考产量 3?″外加厚外丝模具 1 一出四 SAII2800/1350 托板 80只/h 2?″外加厚外丝模具 1 一出四 SAII2800/1350 托板 80只/h 三、联系方式
单位:宁波海天股份有限公司新疆办事处。
联系人:依马木
电话:18997953069 13609959897 传真:0991-4506988
唯有惜时才能成功,唯有努力方可成就~
范文三:注射成型原理及设备简述
注射成型原?理及设备简?述
一、注射成型原?理
注射成型(Injec?tion Moldi?ng)就是利用类?似注射的方?式,将熔融状态?(塑化后)的树脂(塑料粒子)加入到模具?中,最终使树脂?成为塑料制?品的成型方?式。
其成型原理?可以参考图?1、图2、图3所示。
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? 图1 树脂在料筒?中呈熔融状?态 ? 料筒 ?螺杆 ? 熔融状态的?树脂 ? 模具 ?模具型腔
图2 树脂在螺杆?的推动下注?入模具型腔?
图3 冷却成型后?模具打开,从模具中取?出制品
二、注射成型设?备
注射成型是?将热塑性或?热固性塑料?制成各种塑?料制件的主?要成型方法?之一,它是在注射?成型机上实?现这个生产?过程的,注射成型机?是注射成型?的主要设备?。
(一)注射成型机?的结构组成?
1. 通用型注射?成型机的关?键部件:
螺杆――将料筒中的?塑料推送到?模具中的装?置,可以旋转着?前、后运
动,表面有螺纹?,在旋转时,其螺纹会对?树脂产生极?大的剪
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切作?用,促进树脂进?入熔融状态?,同时可以根?据螺杆前后?运
动的距离?,确定需要加?入到模具中?的树脂的量?(这个量的确?定
称为计量?)。
料筒――将树脂由塑?料粒子状态?转变为熔融?状态的装置?,附有大量的?
高温加热装?置,内部有螺杆?,外部有一个?料斗用来加?入树脂。
2. 通用型注射?成型机的基?本组成 (参见图4)
组塑化部件(螺杆、料筒、喷嘴)、料斗、驱动装置等 ?
成 注射装置 作将塑料均匀的塑化?,并以足够的压力?、速度将一定量?
用 的熔料注射到模具的??型腔之中
组固定模板、移动模板、制品顶出装置?、驱动装置等 ?
成 合模装置 作实现模具的打开和合拢?,?注射时保证成型模具可?靠的?
用 合紧,以及使制品从模具中脱??出
组液压系统或?和电气控制/?系统
成 控制装置 作保证注射成型机按工艺?过程预定的?要求?(压力、速
用 度、温度、时间等)和动作程序准确有效的??工作
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图4 通用型注射?成型机组成?简图
注射装置:? 驱动装置 ? 料斗 ? 塑化部件
合模装置:? 固定模板 ? 移动模板 ? 制品顶出装?置 ? 驱动装置
控制装置
(二)注射成型机?的基本分类?
1. 按注射、塑化方式分?类
(1)柱塞式注射?成型机
通过柱塞依?次将落入料?筒的颗粒状?塑料推向料?筒前端的塑?化室,依靠料
筒外?加热器提供?的热量使塑?料塑化,然后,呈熔融状态?的树脂被柱?塞注射到
模?具型腔中成?型。这是早期的?注射成型机?类型,现在已经很?少见。
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(2)螺杆式注射?成型机
和柱塞式注?射成型机的?工作原理基?本相同,只是树脂的?熔融塑化由?螺杆
和料筒?共同完成,而注射过程?则完全由螺?杆实现,螺杆取代了?柱塞。这是目
前最?常用的注射?成型机类型?,使用非常广?泛。
(3)螺杆塑化柱?塞注射式注?射成型机
有两料筒,一个料筒中?用的是螺杆?,另一个用的?是活塞。树脂的熔融?塑
化靠螺杆?实现,塑化好的塑?料通过一个?止回阀进入?第二个料筒?,熔融的树脂?
在第二个料?筒中的柱塞?作用下被注?射到模具的?型腔中。这种类型的?注射成型
机?非常少见,几乎只有在?教科书中才?能看到。
2. 按驱动方式?分类
(1)液压注射成?型机
靠液压油的?流动、压力驱动注?射、合模等装置?的运行。这种注射成?型机
的造价?比较低,容易产生很?大的合模力?,是现在常见?的注射成型?机类型,主
要用于大?塑料件或是?精度要求不?高的小塑料?件的注射成?型生产,如电视机外?
壳等。
(2)电动注射成?型机
主要靠伺服?马达驱动注?射、合模等装置?的运行。这种注射成?型机相对于?
液压式具有?精度高、能耗低、污染少、噪声小等优?点,但是它的造?价也相对
比?较高。它比较适合?精密件的注?射成型生产?,如手机外壳?等。
(三)注射成型机?的工作过程?
塑料从料斗?中落入料筒?,随螺杆转动?向前,塑料被逐渐?压实,其中的空
气?从加料口排?出。塑料在料筒?外加热和螺?杆剪切热作?用下熔融并?产生压力。
当此压力能?够克服螺杆?后退的阻力?(即背压)时,螺杆开始后?退,进行计
量。同时料筒前?端和螺杆头?部的熔料逐?渐增多。当螺杆后退?到注射量要?求值
时,螺杆停止后?退(预塑完毕)。
同时,合模机构开?始动作,移动模板使?模具闭合,然后注射螺?杆按要求
的?压力和速度?将熔融状态?的树脂注入?模具型腔。熔料满腔后?,螺杆对熔料?仍
保持一定?的压力(即保压),以防止熔料?反流,同时向模具?型腔补充因?制品
冷却收?缩所需的物?料。完全冷却后?,模具打开,在顶出装置?的作用下,使制
品从模?具中脱出。
整个循环过?程就是:
螺杆预塑
合模 注射 保压 冷却
顶出 开模
(四)注射成型机?的辅助设备?
1. 树脂干燥机?
由于树脂在?使用前的存?放过程中,难免会吸收?一些水分,而这些水分?会
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对注射成?型制品的质?量产生不良?影响,因此在使用?前,必须对其进?行干燥。通常采用加?温干燥的方?法,并附以离心?、吸湿等办法?。
2. 自动上料机?
为了实现自?动化生产,通常采用自?动将树脂加?入注射成型?机的方法,自动上料机?的作用就在?于此。自动上料机?有一个监测?装置观察料?斗中的树脂?情况,当发现料斗?中的树脂不?足时,就自动启动?上料操作,通过空气流?动,将树脂带入?到料斗中。
3. 模温控制器?
其作用是控?制模具的温?度在一定的?范围内,避免由于模?具温度过低?而引起制品?不良,或是由于频?繁注射,导致模具温?度过高。
4. 机械手
将成型后的?制品从模具?中取出,是实现自动?化生产的一?个必要设备?。
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范文四:注射成型
烟 台 大 学
实验报告
实 验: 一 名 称:热塑性塑料的注射成型 学 号: 2011695022098 班 级: 化112-2 姓 名: 郭焱德 组 别: 二(A) 试验时间: 周一 指导老师: 苏红军 同组人员:邱诗惠、孙真真、陈明亮、吕肖科
一、 实验目的
1. 加深对热塑性塑料注射成型工艺过程及成型原理的理解。
2. 掌握注射成型工艺条件的拟定原则,并能对各工艺条件与制品质量的关系作出分析。 3. 掌握注射成型工艺的基本结构、动作原理和操作方法,及注射模具的结构。 4. 掌握制作标准测试样条的方法,为性能测试做准备。 二、实验原理
注射成型是热塑性塑料的一种重要成型方法,其主要特点是模塑周期短,生产效率高,易于自动化,可一次成型外形复杂、尺寸精确或带有精细嵌件的塑料制品。
注射成型是利用热塑性塑料受到一定的温度以后,能够变为熔融体,并借助热力和压力的作用使其流动,冷却后又成为固体的特点而实现的。其一般过程为:将经过预处理的塑料原料通过料斗加入到注射机的料斗中,塑料受到加热料筒和分流梭的作用而熔融塑化为粘稠性流体,经注射柱塞的推动,即通过喷嘴、模具的主流道、分流道、浇口而最终充满型腔。由于模具的温度低于塑料的软化温度,因此模具迅速吸收融化塑料的热量而使它由表及里的凝固。当制件凝结至适当温度时,可开启模具,将制作从模腔中取出。注射成型过程自塑件从模具中取出即完成一个模塑周期。注射制作的正常过程就是模塑周期的反复循环。这一循环完成的时间及工艺条件的选择与所用塑料的品种、性能、注射成型设备、工艺装置结构等有密切
的关系。
三、使用仪器、材料
原料:改性PP 设备:JPH80型注射机;标准样条模具;卡尺 四、实验步骤 ● 开车前准备
1. 检查电源电压是否与电器设备的额定电压相等。
2. 检查各按钮、电器线路等有无损坏,安全门滑动是否灵活。 3. 检查料斗是否有异物,并对机筒预热。 4. 检查喷嘴是否堵塞,将模具用螺栓固定好。 ● 注射机开车
1. 准备工作完成后,首先检查料嘴、喷嘴温度是否合适。 2. 接通电源,电机启动。
3. 油泵进行短时间空车运转,待正常后关闭安全门,采用手动闭模,调节注射压力和注射
时间等,使能脱出较合格的的制品。
4. 采用半自动闭模,普通螺杆式注射机动作的程序如下:
每个周期仅需要把机器的安全门关闭后,工艺过程便按上述程序依次操作,直至顶出制品,完成一个周期,连续生产一个配方的标准样条,抽取其中较好的三个样品,测定其收缩率。
5. 改变条件注射标准样条
(1)在固定注射压力,模温等其他条件下,改变熔体温度模塑标准样条。 (2)在固定熔体温度,模温等其他条件下,改变注射压力模塑标准样条。 五.实验记录与计算
1.原料规格及产地:改性PP;实验室自制。 2.注射机模制制品的条件
(1)喷嘴及料筒温度:230℃;221℃ ;218℃ ;189℃;
(2)注射压力:#1 30MPa ;#2 30MPa ;#3 30MPa ;#4 35MPa ;#5 35MPa ;(1、4配方) #1 35MPa ;#2 35MPa ;#3 35MPa ;#4 37MPa ;#5 37MPa ;(7号配方) (3)模温:实验室模温不可控;
(4)注射时间:6s;保压时间:5s;冷却时间:20s;(1、4配方) 注射时间:7s;保压时间:10s;冷却时间:20s;(7配号方) (5)加料量:
3.注射机型号:JPH80型注射机;单螺杆 4.测定收缩率:
测量型腔长度L1;测量样品在室温下放置24小时后的长度L2;收缩率%=[(L1-L2)/L1]?100; (各标准样条测量结果见第4页)
样条
A:
样条
B:
样条
C:
样条
D:
以4#配方样条B的测量平均尺寸做为计算举例:
L1=50.76 ;L2=50.31
收缩率%=[(L1-L2)/L1]?100=[(50.76-50.31)/50.76]?100=0.88% 计算结果如下:
表1 计算数据表
样条 长平均 标准尺寸 收缩率% 宽平均 标准尺寸 收缩率 直径平均 标准尺寸 收缩率% A 159.01 162.26 2.00 10.13 10.26 1.23 B C D A B C D A B C D
49.96 50.76
1.58
0.88
1.48
79.77 81.22 63.52 64.46
1.78 10.11 10.34 1.45 12.78 13.00
2.21 1.71
1#
4#
160.58 162.26 1.04 10.12 10.26 80.42 81.22 63.91 64.46
0.98 10.12 10.34
1.32
50.31 50.76 2.08 1.10 50.01 1.68 1.18
50.76
0.85 12.81 13.00 1.47
7#
159.54 162.26 1.68 10.15 10.26 79.88 81.22 1.65 10.17 10.34 63.67 64.46 1.23 12.85 13.00
测量结果如下:
表2 测量数据表
1#8
1#10
1#11
4#6
4#9
4#10
7#5
7#6
7#7
样条 A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D A B C D 长
158.84 158.68 79.64 79.70 63.46 63.44 158.80 158.70 79.72 79.70 63.40 63.40 159.62 159.34 79.92 79.90 63.66 63.60 160.24 160.30 80.4 80.40 63.94 63.90 163.30 160.40 80.46 80.46 63.94 64.02 160.16 160.18 80.40 80.40 63.84 63.86 159.56 159.50 79.76 79.76 63.68 63.68 159.60 159.50 79.90 79.94 63.68 63.64 159.48 159.44 79.92 79.96 63.72 63.70
158.88
79.68 63.58 158.84 79.74 63.38 159.38 79.94 63.80 160.38 80.42 63.92 160.24 80.46 63.98 160.04 80.40 63.82 159.56 79.80 63.56 159.58 79.90 63.64 159.62 80.0 63.70 10.02 10.06 12.76 10.24 10.12 12.84 10.18 10.18 12.76 10.20 10.18 12.76 10.06 10.04 12.80 10.08 10.16 12.82 10.04 10.10 12.84 10.20 10.16 12.86 10.20 10.20 12.86
宽 直径 10.04 10.02 49.96 49.94 49.92 10.04 10.06 12.74 12.78 10.28 10.26 49.94 49.94 49.92 10.12 10.14 12.84 12.80 10.08 10.08 50.02 50.04 49.94 10.20 10.08 12.76 12.72 10.20 10.22 50.30 50.28 50.28 10.20 10.20 12.74 12.76 10.06 10.10 50.30 50.34 50.38 10.06 10.06 12.88 12.86 10.10 10.10 50.30 50.32 50.32 10.12 10.10 12.84 12.82 10.10 10.10 49.92 50.00 50.00 10.16 10.16 12.82 12.82 10.18 10.20 50.04 49.92 50.02 10.14 10.16 12.86 12.88 10.18 10.12 50.06 50.10 50.04 10.26 10.16 12.84 12.84
六.实验结果与讨论
1、实验结果分析
X 样条
图3 7#配方样条收缩率比较
Y收缩率
Y收缩率
Y 收缩率
X 不同配方的B样条
图4 不同配方B样条收缩率比较
分析:1、有上述图表显示在个配方中收缩率大小为A>C>B>D;这是由于制品的收缩率与制
品的形状、型腔的复杂成都度有关。
2、由图4可以看出,配方1和4随着POE添加量的增大,PP收缩率明显减小。POE对PP收缩率的影响比较大。POE与PP相容性好,在体系中呈分散相,降低体系规整度阻碍PP结晶,使收缩率减小。有研究表明,加入POE可以提高PP结晶速率,但最终导致结晶度减小。而随着POE添加量的增大,体系结晶度降低,收缩率明显下降。
3、Mg(OH)2对PP存在异相成核作用,同时大量Mg(OH)2的加入会使PP链段运动困难,成核活化能提高。Mg(OH)2本身不收缩,它的加入从整体比例上降低了PP的收缩率
2、如何确定注射成型工艺条件?
答:
1)、温度
(1)料筒温度 料筒温度应在粘流温度(或熔点)和热分解温度之间。柱塞式料筒温度高于螺杆式料筒温度10~20℃。
塑料特性:热敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要严格控制料筒的最高温度和在料筒中的停留时间;增加玻璃的热塑性塑料由于流动性差而要适当提高料筒温度。热固性塑料为防止熔体在料筒时发生早期硬化,料筒温度趋向取最小值。
塑件及模具结构:对于薄壁制件料筒温度高于厚壁制件;形状复杂或带有嵌件的制件料筒温度也应高一些。料筒温度的分布,一般遵循前后高低的原则,即料筒的后段(加料口)温度最低,喷嘴温度最高。对螺杆式注射机为防止因螺杆与熔料、熔料与熔料、熔料与料筒之间的剪切摩擦热而导致塑料热降解,可使料筒前端温度略低于中段。
(2)喷嘴温度 一般略低于料筒最高温度,以防止熔料在喷最处产生流涎现象。但不能过低,否则熔料在喷嘴处还会出现早凝而将喷嘴堵塞,或早有凝料注入模腔而影响塑件的质量。 (3) 模具温度 模具温度的高低决定于塑料的特性、塑件尺寸与结构、性能要求及其它工艺条件。模具温度上升,流动性增加,密度和结晶度增加,收缩率和生产率下降。模具温度通常是由通入定温的冷却介质来控制的;也有靠熔料注入模具自然升温和自然散热达到平衡的方式来保持一定的温度;在特殊情况下,也可用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具的定温。但无论怎样,对塑料熔体来说,都是冷却的过程。
2)、压力
(1)塑化压力(背压):指采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退是所受的压力。塑化压力增加,熔体的温度及其均匀性提高、塑料的混合均匀并排除熔体中的气体。但塑化速率降低,延长成型周期。一般操作中,在保证塑件质量的前提下,塑化压力应越低越好,一般为6MPa左右,通常很少超过20MPa。
(2)注射压力 指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。大小取决于注射机的类型、塑料的品种、模具结构、模具温度、塑件的壁厚及浇注系统的结构和尺寸等。一般情况下:粘度高的塑料注塑压力>粘度低的塑料;薄壁、面积大、形状复杂塑件注射压力高;模具结构简单,浇口尺寸较大,注射压力较低;柱塞式注射机注射压力>螺杆式注射机;料筒温度、模具温度高,注射压力较低。
3)、时间
实际生产中应在保证产品质量的前提下,尽量缩短成型周期的有关时间。 充模时间(3~5s) 保压时间(20~120s)
成型 合模冷却时间(30~120s) 周期
(1)保压时间在整个注射时间内占的比例较大,一般为20~120s,特别厚的制品可高达5~10min。
(2)冷却时间主要取决于制品的厚度、塑料的热性能和结晶性能,以及模具温度等。冷却时间的终点应以保证制品在脱模时不引起变形为原则。 3、制品形态与制品性能之间有何关系?
答:(1)高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素,各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如,聚乙烯柔软容易结晶,聚苯乙烯硬而脆不能结晶;全同立构聚丙烯在常温下是固休,可以结晶,而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。
(2)高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的,是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物,由于加工成型条件的不同,其成型品的使用性能就有很大差别。例如,结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能;结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度,开裂性能和透明性。晶区的存在往往给材料增加刚硬的特性。在非晶区或结晶不完善的区域的存在有助于增加高聚物的柔韧性。
(3)两相组成聚合物,一般说,数量上少的组成构成分散相,数量上占优势的组分构成连续相并由它决定材料的基本性能。但对共混共聚体系来说,两相的组成和形态很易受加工条件和使用条件的影响,当然性能也随之发生变化。例如由苯乙烯、丁二烯组成的SBS嵌段共聚物,由不同的溶剂体系得到的试样性能完全不同,以聚丁二烯为连续相的样品呈现橡胶状的拉伸特性而以聚苯乙烯为连续相的样品则呈现典型的塑料行为。 4、用注射充模流动过程讨论制品结构形态的形成?
答:(1)充模时熔体在模腔内的流动类型主要是由熔体通过浇注口进入模腔时的流速决定。当熔体从浇口进入模腔的流速很高时,熔体流首先射向对壁,以湍流的形式充满模腔。严重的湍流引起喷射而带入空气,由于模腔底部先被熔体填满,莫内空气无法排除,未排除的空气被热熔体加热、压缩成高温气体后,会引起熔体的局部烧伤和降解,造成成型后的制品质量下降,还会使制品形成大的内应力,表面出现裂纹。
(2)当熔体从浇注口进入模腔的流速很低时,熔体以层流形式自浇注口向模腔底部逐渐扩展,形成层流流动充模,若控制得当可得到表面质量和内在质量均较高的制品。但过慢的速度会显著延长充模时间,易使熔体在流道中冷却降温,引起熔体粘度大幅度提高,熔体的流动性下降,引起充模填充不满,并出现制品分层和结合不好的熔接痕,影响制品的强度。
(3)熔体以层流方式充模时,热熔体前锋表面由于冷空气接触而形成高粘度的前缘膜。随后由于降温引起的粘度进一步增大和表面张力的作用,其前进速度会小于熔体自身的流速,所以前缘膜后的熔体单元通常会以更高的速度追到膜上。这时有可能出现两种情况:一是受到膜的阻止熔体单元不再前进,只得转向模壁方向且很快被冻结;二是熔体冲破原有的前缘膜,形成新的前缘膜。转向模壁的熔体单元与紧贴模壁的冷冻层接触后,迅速冷凝成线速度和切变速率均接近零的不冻层,由此在熔体流的截面上产生很大的速度梯度,这会是大分子链的两端因处于不同的速度层中而受到拉伸并取向。熔体单元被前缘膜阻止转向和冲破原有膜形成新膜的两种情况交替出现是制品表面出现小波纹的重要原因。 5、如何解决注射成型制品常见缺陷?
范文五:金属粉末注射成型设备和发展.doc
金属粉末注射成型技术(Metal Injection Molding,简称MIM)是近年来粉末冶金学科和工业中发展最迅猛的领域,是现代先进的塑料注射成型技术和传统粉末冶金技术相结合而形成的一项新型粉末冶金近净型成形技术。
一、MIM成型技术
MIM基本丁艺过程是:将微细的金属或陶瓷粉末与有机黏结剂均匀混合成为具有流变性的物质,采用先进的注射机注入具有零件形状的模腔形成坯件,新技术脱除黏结剂并经烧结,使其高度质密成为制品,必要时还可以进行后处理。i亥技术不仅具有常规粉末冶金技术生产效率高,产品一致性好,少切削或无切削,经济高效的优点,而且克服r传统粉末冶金制品密度低,材质不均匀,力学性能低,不易成型薄壁复杂件的缺点,特别适合大批量、小型、复杂以及具有特殊要求的金属零部件的生产加工.
该工艺技术在20世纪8O年代中期实现产业化以来,已获得突飞猛进的发展,注射成型的产品已遍及计算机信息产业、汽车摩托车产业、医疗卫生器械、家用电器、仪器仪表、机械制造、化工、纺织、国防军工等领域。到目前为止,已有20多个国家和地区的几百家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作,粉末注射成型工艺技术也因此成为新型制造业中开发最为活跃的前沿技术领域,被誉为世界粉末冶金领域中的开拓性技术,代表着粉末冶金技术发展的主方向。该工艺的主要特点如下:
(1)可成型复杂结构的零件该工艺技术利用注射机注射成型产品毛坯,保证物料充分充满模具型腔,也就保证了零件复杂结构的实现。这一点是传统机械加工和常规粉末冶金工艺技术所无法比拟的,是注射成型工艺发展的坚强基础。
(2)注射成型制品尺寸精度高,注射成型工艺可直接成型薄壁、复杂结构件,制品形状已能够达到或接近最终产品要求,产品不必进行二次加工或只少罱精加工。零件尺寸公差一般保持在?0(1,,?0(3,左右。特别对于降低难于进行机械加工的硬质合金的加工成本,减少贵重金属的加工损失尤其具有重要意义。
(3)与传统粉末压制工艺相比注射成制品微观组织均匀,密度高,性能好。
二、连续烧结设备的必要性
随着MIM技术的规模产业化,传统粉末冶金和注塑行业的通用生产设备以及各种专门的金属注射成型:工业生产设备已广泛应用于金属注射成型的产业化生产中。企业对产业生产效率和设备自动化,加工连续化程度及设备性能要求的提高促进了金属注射成型产业化进程。MIM产业的全面发展更需通过生产设备来提高企业的生产效率。正确选择和掌握MIM生产过程中的各种设备,可提高产品的质量、产量以及劳动生产率,加速产业化发展。
目前,混合工序主要采用传统的双行星混料机、单螺杆挤出机、活塞挤压机、双螺杆挤出机、偏心轮混料器、z形叶轮混料器等,能够保证混料的均匀性与高效率。注射工序也可以借鉴传统的注射设备,如双回路注射成型机、双模板注射机、无拉杆注射机、全自动注射机、电磁动态注射成型机等,都能够较好地满足充填的技术要求。 对于脱脂工序,由于脱脂是相关行业中以前从未涉及过的领域,其原理为:在保证注射成型所得的零件不变形的前提下,运用黏结剂中各种成分随着温度的升高不断的发生物理、化学变化的原理,逐渐变为气态或液态物质,脱离开注射成型毛坯,以达到把黏结剂脱出的目的。因而,该工序在整个MIM技术中的地位得尤其的特殊和重要。 脱脂后的零件几乎没有任何强度,稍微有些振动都有可能使零件遭到破坏。同时考虑脱脂、烧结阶段尽町能地减少零件重复加热造成的能源浪费,考虑将传统的脱脂、烧结、热处理等单一工序集成为综合工序,这样可以减少生产中不确定的因素,提高成型零件质量,也大大提高了生产效率。
综合工序的提出,便诞生了连续烧结设备的概念。为了不使我国在激烈的同际竞争中落败,并占据国际行业的领先地位,积极地发展MIM技术是十分必要的,尤其是对传统的单一工艺进行集成与综合,以形成有效的综合工艺,并尽快对综合上艺没备进行研发。 三、连续烧结设备及其控制技术
大量的热脱脂研究表明,热脱脂的关键在于控制脱脂温度在低温阶段(150,350,)慢速升温(1~C,min),不产牛变形或缺陷,所以要求真守脱脂炉具有良好的温度稳定性和均匀性。真空热脱脂与气氛热脱脂相比,真空压力低,有利于黏结剂的挥发及分解物的排,所以脱脂速率大于常压下的气氛脱脂。由于这一特点,使得MIM脱脂与其他相关工艺存在很大的差异,介绍市面上几种品牌的连续烧结设备。 各种烧结炉从操作方式上分有立式和卧式两种,立式烧结炉存在的缺点为容易在气氛存在的情况下温度上非常不均匀;卧式烧结炉存炉体的曲端也存在温度与内部温度偏差现象,这样使得烧结产品质节大打折扣。脱脂烧结一体炉有以下六部分组成,捕集系统、真空系统、充气系统、外循环系统、电气控制部分和真空控制部分。其炉体采用夹层水冷结构,炉胆由内向外分别由小锈钢波纹外隔热毡、锆毡、发热体和耐高温不锈钢波纹内隔热屏组成。内隔热屏可防止脂类物质逸散到炉体其他部位,同时便于清理。炉采用内封门,可有效地阻止热量的散失和脂类物质的逸散。捕集系统由多级水冷碟片式捕集器、除脂罐、多级过滤器和起动阀组成。脂类物质可顺畅地白:接流入到除脂罐内。真空系统由两级真空系统组成,旋片式真空泵和罗茨泵可根据产品材料和脱脂要求的真空度选择使用。充气系统可通过三个玻璃转于流量计摔制,实现宽流量调节。外循环系统由密封的风机和热交换器组成,可实现快速冷却。电气控制系统由炉温控制系统、真空控制系统、充气控制、冷却循环系统组成。通过热电偶测定实际温度并与设定温度进行比较,改变电流及设备加热功率,实现温控,使得三个
加热区同时升温,真空热脱脂通过在运行时不断地通入保护性气体,使内外炉膛形成一个较小的压力差,实现气体单向流动,有效地避免了脂类物质污染发热体和内炉膛因温差过大而变形,实现脱脂的目的 随着金属注射成型技术的不断发展,其技术层面也越来越广,其中德国研制开发一种快速催化脱脂技术。该技术对脱脂炉的要求较高,需要专门的耐酸性的脱脂设备,设计炉子时要考虑环保问题。这种技术脱脂后的零件毛坯件强度很低,极易损坏(实际上任何脱脂后的毛坯件强度都不高);并且在烧结前总会有黏结刺残留住毛坯件中。这种情况下,减少产品的中问环节对提高产品成品率起到了相当重要的作用。
为了实现脱出黏结剂、脱除剩余黏结剂和烧结工序之问的真正连续操作,德国开发了MIM—MASTER催化脱黏和烧结系统。此系统包括催化脱黏部分和连续烧结部分及其附属装置,包括废气烧除、气体对流干燥装置、旁路运输带、注酸系统、电气控制柜和全过程控制系统(PIC)。连续催化脱脂部分设计为马弗式网带结构,采用Ni-Cr加热元件。金属注射成型零件被放置到传送网带上,在预热带加热到一定的温度,这样,在通过脱黏结剂带时,酸就不会凝结在工件。通过脱黏结剂带时,上件在载气(一般为氮气)和催化剂(常用硝酸)作用下脱出黏结剂。炉内气氛流动方向很重要,在预热带,气氛流动方向与工件运动方向相同,直到进入废气烧除装嚣。在脱出黏结剂带,炉内气氛流动方向与工件运动方向相反,保证已基本脱除黏结剂的零件能够遇到最
高浓度的酸。此炉的烧除装置尺寸可小于相同生产率的批料炉,因为废气足在整个脱除过程中期连续产生的,不会像批料炉那样,较大量的废气在一定的时期内产生,其烧除废气装置设计为两段式结构:第一阶段通人燃料气如天然气等,与甲醛(废气成分之一)共同作用,在欠氧的情况下燃烧,还原氮的氧化物和残余的硝酸;第二阶段,剩余的甲醛和燃料气与过量的空气混合充分燃烧,生成二氧化碳和水。 金属注射成型零件经过脱脂炉后,通过一条密封的横向传送带送入连续烧结炉。零件在脱剩余的黏结剂和烧结过程中应避免振动,因此采用特殊设计的步进梁传送结构。烧结部分主要分为升温、烧结、冷却三段。升温段担负脱剩余黏结剂与预烧的作用,采用Ni-cr线圈作为加热元件,一般最高温度为800?。烧结带承担了主要的烧结作用,加热元件为丝,最高温度可达l600oC。金属粉末注射成型零件在惰性或还原性气氛中进行烧结,生产中产生的废气由一个位于人口段的排气烟筒经燃烧后排出。冷却带设计为双层壁式水冷结构,冷却水流速及冷却水温度均可以手动调节。
烧结质量虽然与各个工序都有关系,但是最主要的还是由温度的均匀性和烧结工艺的稳定性决定的。所以,要求用于金属粉末注射成型的烧结设备具有非常好的温度均匀性,使得MIM产品达到各向同性收缩,从而减少烧结变形和提高产品精度;要求烧结炉密封性能好,漏气率小,保证所需温度和压力及气氛,从而实现烧结质密化;要求温度准确,控制灵敏,可实现MIM产品稳定的批量化生产。并且,目前
国内生产的烧结炉主要问题是温度控制精度不高,这样在生产过程中难以确定稳定的生产工艺。德国生产的连续性烧结炉在控制精度上都是走在同行业最前沿的,同样也存在着弊端,高度自动化的设备要求操作十分规范(稍有差错就会耽误整个设备的运转,造成的损失也是巨大的。另外,脱脂烧结过程中产生的脂类废弃物质很容易依附在炉内各元部件上,对设备的性能也会造成很大的影响。从整体上看该烧结炉尽管也实现了脱脂、烧结的综合,但仍存在着温度控制不够灵活,脱脂与烧结之间的预热段压力不稳等问题,也没有考虑与后续热处理进行综合的口行性。
综上所述,连续烧结设备的理想目标为:(1)融合传统的单一工序,实现脱脂、烧结、热处理等工序的综合。增加热处理功能段,在烧结后对零件直接进行热处理,可以大大节省生产成本,降低生产周期,同时更能保证生产质量。(2)实现脱脂区域和高温烧结区域温度及产品在区域内停留时间等的灵活控制,这样可以满足有不同工艺要求的各类产品生产需要,同时也可以改善因控制不灵活而耽误生产的状况。(3)提高设备自动化控制与自调节能力,提高设备运行可靠性,降低操作人员劳动强度,提高生产效率。
四、结论
通过对MIM成型工艺过程的分析以及粉未注射成型零件特点的分析,应将传统脱脂、烧结乃至后处理等单一工序融合为综合工序的必要性,并给出了连续烧结设备的结构与控制模式。
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