[科普中国]-真空反吸成型

所谓真空反吸成型，是将塑料片材加热到粘弹状态，再通过真空吸引，与模具表面贴合，冷却后获得所求形状的成型方法。真空反吸成型过程为：将塑料板材加热到一定温度，然后将模具内抽真空，通过模具上的小孔形成负压，板材在大气的压力下，贴在模具外壁，冷却后成型。

简介吸塑成型实质是在片材被加热（一般为辐射式加热）变软状态下进行拉伸变形的行为，这样张力与伸长就存在一定的关系，研究和掌握这一关系是吸塑成型技术的关键所在。

真空吸塑机组由上下加热器、温控器、承料板、压料框、真空泵、真空腔、模具温度控制机、冷却装置等组成，其中温度调节有手动（电位器）和自动（PLC）两种方法。配置电脑后，可更方便调试参数，并将各种参数储存。当生产任何一种型号的零件时，只需将参数调出即可。

注意到加热的温度以原料熔融温度（一次成型）的最低范围为上限。这样使原料分子既能自由流动，又不改变一次加工成型所赋予的形态。其次，不仅外观上留下了吸塑前的形态残余，且材料本身内部也存在其残余。这样吸塑时的形变由于是材料分子的热运动（链段运动），所以变形时所需能量的一部分被储积在原料内部，当把成型品（一次成型后的片材如PVC，ABS，PP等），再加热时又会恢复到原来的形态，而表现出还原力，像这样被冻结而又被还原的力是吸塑成型品所存在的一个特征1。

真空吸塑成型工序以下具体对于ABS树脂的真空吸塑成型进行分析2。

（1）夹持压料框将ABS板固定在承料板上，保证在吹泡时板材边缘不漏气，压料框的长宽尺寸根据板材尺寸决定，类型有：

①平压，整个压料框由厚20mm的钢板组装而成，特点是底部平面度及平面强度要高。缺点是需用铣、刨等加工设备再加工，制作成本高，当承料板弯曲变形后，无法均匀压到板材上。

②点压，象梳子形状一样，将板材压住，可用无数螺钉固定在角钢上形成一个方框，螺钉间距约50mm，压板部位最好是带尖状，或用气缸推动连杆机构，就象双手弹钢琴一样将板材压紧，分成数组，结构简单，并能弥补平压的缺点。

（2）加热①加热方式

有红外线加热、电阻丝加热等，目前先进的加热是采用日本浅野公司的专利产品金属加热瓦，加热时间极短，从常温升到500℃ ，只需10s，所以调试比其他加热瓦方便。加热时，一般采用上、下同时加热，目的是使材料上、下表面受热均匀。加热温度的调节主要根据零件的形状、厚薄来决定，当温度调节的效果不明显时，还可采用其他办法，如在压料框边缘贴上铝箔，将热量反射到板材需加热的位置上。加热单元（红外线发热瓦）越小越好，每片发热瓦采用单独控制，温度控制精确。

②加热温度

ABS板从软化到成型温度为127℃ ～ 180℃，其随真空度和制品形状而变化，用快速真空成型低牵伸制品时，成型温度在140℃左右，深度较大的牵伸制品温度约为150℃ ，只有较为复杂的制品才取上限成型温度170℃。另外，发热瓦易受电压的波动而造成温度波动，需配置稳压电源，确保温度恒定。

③加热时间

板材越厚，加热时间越长，但加热时间要与加热温度对应，温度低,加热时间长；温度高，加热时间短。不能单纯理解为靠提高加热温度来缩短加热时间，提高生产效率。因为材料加热温度有一定范围，另一方面，加热时间长一点，对材料受热均匀有好处，这一点对板厚度大于3mm以上的厚板，尤其是有轻微受潮的板材极为有效。

（3）成型将加热软化的板材经吹泡进行拉伸，再置于吸塑模具上，板料与模具间形成密封，通过模具上的真空孔抽真空，形成负压，板材被贴合在模具表面。

①吹泡：压缩空气经真空腔吹出，将受热后的板材象吹气球一样，将材料均匀拉伸，吹泡高度一般为模具高度的2/3。

②辅助成型：有的制品形状复杂，所以需配置辅助压料框，对板材进行预成型。

③真空度：通常真空度控制在0.1MPa以上，为在很短时间内将模内空气抽掉，需配置较大容积的真空罐。

④真空孔：一般直径为0.5～1.2mm，真空孔大小和数量与板材厚度有关，板厚在1.5mm以下时选直径0.5～0.8mm，板厚在3mm以上选直径1.2mm。孔径太大，吸塑后有真空孔痕迹，影响外观。真空孔数量越多，成型越容易。

⑤抽真空时间视制件大小和板厚度而定，厚度为1.5mm时可控制时间为10s，厚度不小于3mm时，时间要25s左右，时间长，材料定型好。在生产时，抽真空可与冷却同时进行。

⑥模具温度：通过模具温度控制机来控制，宽深比较小的部件如冰箱门胆，模具温度可控制在40～ 50℃ ；宽深比较大的部件如冷柜内箱，温度在80～ 90℃ ，特别是方形部件，如果四角处发皱，说明材料接触模具后冷却过快，须提高模具温度，但最高不得超过95℃ 。

（4）冷却脱模板材定型后通过离心风机对工件进行冷却，因为板材冷却收缩，将模具包住引起脱模困难，此时将压缩空气通过模具真空孔进行反吹，使零件与模具分离，有时还可在模具表面喷脱模剂帮助脱模。

成型方法及成型影响因素成型方法有凸模成型和凹模成型两种。

凹模优点：内表面（A面）未与模具接触，所以该表面光洁，适用于冰箱、冷柜的箱胆等用内表面作使用面的部件；另外，在保证内表面尺寸的前提下，板材厚度可减小，从而节约材料，成型也容易。缺点：模具尺寸参数不易掌握，模具内部尺寸扩大容易，缩小困难，吸塑时还需配置辅助成型工装。

凸模优点：模具尺寸缩小容易，B面光洁，适用要求B面露在外面的零件。缺点：材料厚度比凹模成型要厚，材料拉伸大，A面粗糙，而冷柜冰箱内胆，或浴缸等要求A面光洁。

成型制品缺陷及对策（1）制品表面起泡点：材料受潮，需在100℃温度下对其加热约5h。

（2）制品表面起网点：材料加热温度过高，或材料拉伸太大。

（3）制品厚薄不均：加热温度不均匀或吹泡不够，材料局部拉伸太大。

（4）制品成型不良：

①真空度不够，材料与模具间未密封而漏气,材料不能很好贴在模具上；

②模具设计制造问题，如结构不合理，特别是死角部位真空孔堵塞或数量不够或孔径太小。

（5）制品局部起皱：特别是在死角处最为明显，可能是该部位模具温度低。解决办法是将模具温度提高或在死角处增加真空孔。

（6）制品局部起筋条：主要出现在台阶部位，吹泡太高，或该部位加热温度高，可用辅助压料框将筋条部位进行预定位，避免吹泡过大。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学