刚韧性平衡PC的加工成型

刚韧性平衡 PC 的加工成型工艺与技术要点

刚韧性平衡 PC（聚碳酸酯）因其分子结构改性或合金化设计，在保持刚性的同时提升了韧性，但其加工成型需结合材料特性优化工艺参数，避免因高温、应力等因素导致性能劣化。以下是主要成型工艺及关键控制要点：

一、注塑成型（最常用工艺）

工艺特点：适用于复杂结构零件（如电子外壳、汽车部件），通过熔融塑化、注射、保压、冷却定型实现成型。

1. 工艺参数控制

• 料筒温度：

• 熔融温度范围：260~320℃（具体取决于牌号，含玻纤或合金化牌号需提高 10~20℃）。

• 注意：温度过低易导致塑化不良（制品表面毛糙），过高会引起 PC 降解（发黄、力学性能下降），刚韧性平衡 PC 因含增韧剂，熔体粘度略高，需适当提高料筒后段温度（如后段 280℃，前段 300℃）。

• 模具温度：

• 建议控制在 80~120℃（提高模温可减少内应力，提升韧性表现）。

• 若模温过低，制品易产生应力开裂（尤其薄壁件），刚韧性平衡 PC 虽抗裂性更好，但仍需避免骤冷。

• 注射压力与保压：

• 注射压力：80~150MPa（视制品厚度调整，薄壁件需更高压力）。

• 保压压力：注射压力的 60%~70%，保压时间 10~30 秒（充足保压可减少收缩，维持刚性）。

• 冷却时间：

• 取决于制品厚度，通常 10~40 秒，厚壁件需延长冷却（避免内部未固化导致脱模变形）。

2. 模具设计要点

• 浇口设计：

• 优先选用扇形浇口或点浇口（减少应力集中），浇口直径≥1.5mm（避免熔体剪切过热）。

• 排气系统：

• 需设计足够排气槽（深度 0.02~0.03mm），防止困气导致制品烧焦（PC 熔体流动性较差，排气不良易引发缺陷）。

3. 常见问题与解决方案

• 内应力开裂：

• 原因：冷却不均或保压不足。

• 解决：提高模温至 100℃以上，成型后进行退火处理（120℃×2 小时，缓慢冷却）。

二、挤出成型（用于板材、管材、异型材）

工艺特点：通过螺杆挤压熔融物料，经口模挤出定型，适合连续生产规则截面制品。

1. 工艺参数控制

• 螺杆温度：

• 加料段：220~240℃，压缩段：250~270℃，计量段：270~290℃（刚韧性平衡 PC 因增韧剂影响，螺杆转速宜控制在 50~80rpm，避免高剪切生热）。

• 口模温度：

• 比计量段高 10~20℃（确保熔体均匀挤出，如板材口模温度 300℃）。

• 牵引速度：

• 与挤出速度匹配，通常 1~5m/min（过快会导致制品拉伸取向，增加内应力；过慢影响生产效率）。

2. 典型应用

• 刚韧性平衡 PC 板材：用于光学镜片、防护罩，需在线进行双轴拉伸（提升抗冲击性），拉伸温度控制在玻璃化转变温度（145℃）附近。

三、吹塑成型（中空制品，如容器、汽车油箱）

工艺特点：将挤出或注射成型的型坯置于模具中，吹入压缩空气使其膨胀贴模。

1. 工艺要点

• 型坯制备：

• 挤出吹塑型坯温度控制在 260~290℃，注射吹塑型坯需更高精度（温度波动≤5℃）。

• 吹塑压力：

• 2~8MPa（刚韧性平衡 PC 因韧性好，可承受更高吹塑压力，减少型坯破裂风险），吹胀比建议 1:2~1:3（避免过度拉伸导致壁厚不均）。

• 冷却时间：

• 占整个周期的 60%~70%（如总周期 30 秒，冷却约 20 秒），需对模具进行分区冷却（瓶口等厚壁部位加强冷却）。

2. 优势

• 刚韧性平衡 PC 吹塑制品抗跌落性能显著优于纯 PC（如矿泉水瓶跌落测试中，-20℃环境下仍不破裂）。

四、热成型（板材二次加工，如真空成型）

工艺特点：将 PC 板材加热至软化点，通过真空或气压使其贴合模具成型。

1. 关键参数

• 加热温度：

• 150~180℃（低于 PC 熔点，高于玻璃化转变温度），加热时间根据板材厚度确定（如 3mm 板材加热约 1 分钟）。

• 成型压力：

• 真空度≥0.08MPa（确保板材与模具紧密贴合），复杂形状需辅助气压（0.5~1MPa）。

• 冷却方式：

• 风冷或水冷（避免急冷导致内应力，刚韧性平衡 PC 可适度加快冷却，因其抗裂性更好）。

2. 应用案例

• 汽车仪表盘面板：通过热成型实现曲面造型，刚性支撑仪表结构，韧性抵抗意外撞击。

五、二次加工技术

1. 切削加工：

• 刀具需锋利（硬质合金刀具，前角 10°~15°），切削速度≤100m/min（避免摩擦生热导致 PC 软化），加工后需进行去毛刺和应力释放处理。

2. 焊接工艺：

• 热板焊接：温度 280~320℃，压力 0.5~1MPa，焊接时间 5~10 秒（适用于大尺寸零件）。

• 超声波焊接：频率 15~40kHz，振幅 10~20μm（适合薄壁件，需注意焊接能量过高会导致焊缝变脆，刚韧性平衡 PC 需降低振幅或延长焊接时间）。

3. 表面处理：

• 电镀或喷涂前需进行火焰处理或化学蚀刻（提升表面附着力），避免因表面应力导致涂层脱落。

六、加工中材料特性的影响与对策

七、环保与效率优化

• 回收料利用：刚韧性平衡 PC 废料可破碎后按≤30% 比例掺入新料（需确保回收料未降解，且与原牌号兼容）。

• 节能工艺：采用伺服电机注塑机（能耗降低 30%），或模温机余热回收系统。

总结：刚韧性平衡 PC 加工的核心原则

刚韧性平衡 PC 的成型需兼顾 “刚性结构稳定” 与 “韧性抗裂性”，关键在于：

1. 控制温度避免降解（熔融温度≤320℃）；

2. 优化冷却与保压减少内应力；

3. 根据改性配方（如 PC/ABS 合金、增韧剂类型）调整工艺参数。
   通过精准的工艺控制，可充分发挥其 “刚而不脆、韧而不软” 的特性，满足高端制品的性能需求。