简析PE注塑管件的设计与成型工艺

简析PE注塑管件的设计与成型工艺
作者：陈连成
来源：《商情》2013年第24期
【摘要】在我国，就最近几年的发展状况来看建筑行业在飞速发展，并成为新一代的热门行业，许多企业在陆陆续续的像一颗新星一样冉冉升起，为这个行业注入源源不断的新鲜血液，本文主要介绍了PE注塑管件在建筑行业中的应用的特点，提出了PE注塑管件系统的设计原则与其成型工艺中应考虑的问题。

【关键词】PE注塑管件设计成型工艺
在我国，近几年来装修热潮不断向人们涌来，装修业也得到了很好的发展，就市场上来看，需求量不断增大的其中一个就是PE注塑管件，这个管件在现在来看缺口也是很大的，近年来不少企业纷纷投资该领域，限于各方面的因素，新投资的管件生产多集中在中小1：3径系列。

同时许多企业由于技术力量薄弱，生产的产品质量差，废品率高，严重影响企业的效益，为此本文特提出PE注塑管件的设计与成型工艺，供读者参考。

1、PE注塑管件的特点
PE的中文全称就是硬质聚乙烯，这种硬质聚乙烯主要就是制成管材、管件等材料的，由于这种材料具有高抗热性、抗老化、轻度较高、不易开裂等优点，所以在人们的日常生活中也是被广泛应用的，主要是在室内外给排水、建筑给排水、燃气管、排污管等广阔的领域。

尤其是中密度聚乙烯/高密度聚乙烯（MDPE/HDPE）塑料管材上述优点更是尤为突出。

其各项技术指标均可达到国际和国家有关标准要求。

它主要有以下特点：（1）抗腐蚀性较强。

PE管主要的合成材料是惰性材料，所以这就决定了它对电流、盐分、酸和水气等电化学腐蚀具有良好的抵抗性，不易受到侵蚀，更不需要作进一步的抗酸防腐处理，这也就可以节约一些成本。

（2）使用年限长。

据国外实验室测定。

PE管的使用寿命远大于80年。

折旧成本远低于钢管。

（3）施工简便，易于运输。

小口径PE 管单管长度可进几十米甚至百米，减少了接口。

同种管径的PE管的每米重量约为钢管的l/5易于运输，施工简便，可太大降低施工费用。

（4）有较好的柔韧性。

聚乙烯可以加工成盘卷状，施工时能方便地绕过一些障碍物，从而减少接头和漏点数量。

（5）有很好的抗冲击性。

聚乙烯管的断裂伸长率是钢管的20倍，国内生产的聚乙烯管的断裂伸长率都达到800%，远远超过了国家标准GB15558.1—95中大于350%的要求。

有很强的抗灾能力。

（6）有较好的气密性和较低的气体渗透性。

聚乙烯有很高的安全性和稳定性，易于焊接。

2、PE注塑管件的应用范围
2.1室外给水管。

我们来看一个数据，在2008年我国城市和农村室外给水管铺设做了一个统计，总长度约达到5万km，有40%采用塑料管件。

从这个数据可以看出，在PE管材不断发展的当今社会，需求量一定相当的大，再加上用衬管法修复旧管线的用量，在此领域总计塑料管材市场需求量在40万吨，其中聚乙烯管材20万吨，聚氯乙烯管才18万吨，玻璃钢管材2万吨。

2.2排水排污管。

在国外的一些发达国家，塑料管件主要是应用在排水排污的管道中，应用范围极广，近几年来聚乙烯管材的使用仍在持续不断的增加中。

我国塑料埋地排水管工作刚起步，随着国家对环境保护的重视，将会有很大的发展。

预计到2020年，在该领域内的聚乙烯管材的需求量可达到30万吨左右。

2.3燃气管。

输送燃气用聚乙烯管材的发展与给水管网用聚乙烯管材的发展必将互相促进。

我国能源结构要向天然气转变，西气东输建设跨越全国的天然气输送管网，不少地区是地震多发区，应采用聚乙烯管道输送燃气。

在今后的时间里我国燃气管铺设在使用聚乙烯材料上将更加广泛。

2.4通讯用电缆套管。

目前电力电缆和通讯电缆的护套管主要用聚氯乙烯管材，而聚乙烯管材主要用于通讯电缆（光缆护套管）。

现在我国有不少企业生产护套用双壁波纹管，年产量在3万吨左右，其中30%采用聚乙烯管。

光缆护套中有种被称为“硅芯管”的新产品，每年新建、调整大量公路，每年为此配套的硅芯管用量超过2万吨。

3、PE注塑管件的设计原则与思路
无论是注塑管件的设计还是浇注系统的设计都是根据制品的结构来确定的，从而进行设计，在设计中原则、思路都做了一定程度的改进，这也是提高PE管件制品性能的一个重要方面。

PE注塑管件系统一般是由主浇道、分浇道、浇口、冷料穴等组成，原则上流道的长度应尽量短，以利于保证在管件注塑过程中的顺利填充和补缩。

同时在能保证冷却脱模的基础上浇道直径应尽量大。

浇注系统尺寸设计。

根据经验，PE注塑管件模具浇注系统的设计比较适合采用主浇道直接进料方式。

主浇道长度的设计要尽量短。

在新时期，为保证注塑模具有较高的成型精度。

除了利用高精度的机加工手段完成钢模的制造外，在模具结构的合理性设计、注射流道平衡设计、冷却水道高效化设计等方面已经大量应用利用计算机软件、快速成形等先进技术，在精密注塑理论的基础上改进传统注塑模设计与制造过程。

4、PE 注塑管件的成型工艺
PE 注塑管件注塑工艺的调节非常关键.既要使产品成型饱满、变形量最小，又要保证产品表面不能有熔接线、缩瘪等缺陷。

下面将这PE注塑管件在注塑工艺上的经验总结为以下几点。

4.1温度的调节。

在设计完成进行加工时，温度的控制是尤为重要的，这关系到能否做出最佳的产品。

在对温度进行调控时，成型温度主要是指两方面，包括注射料筒温度、模具温度。

PE加工时应特别注意喷头温度，一般控制在前端温度的70%左右。

温度过高，虽然熔体流动较好，但会在第一冷料井处出现熔料的收缩甚至缩孔，使料柄韧性变差，对斜主流道脱模不利；温度过低，虽然设有冷料井，对制品影响不大，但会使第一冷料井的冷料太多，粘接不牢，料柄强度较差，对斜主流道脱模也不利。

模具温度通常应控制在4O一65℃。

4.2多级注塑工艺的选择。

选择多级注塑工艺的原因是开设第二冷料井，其目的是排气。

消除产品的熔接痕。

由于注射速率的变化。

影响排气和熔接的位置，如果不考虑这方面的因素，开设第二冷料井的意义不大。

通过多级注塑工艺，最终可将型腔的气体从第二冷料井处排出.将流料前端的冷料集中到此处。

4.3严控注射速度与压力。

在模具中注射原料，进行成型过程时，注射的速度是成功与否的关键，它直接影响到产品的表面质量和产品尺寸。

注射速度较低时，可保证模具内部应力相对均匀，这样就可以保证零件尺寸的稳定性，缺点就是速度过慢会增大表面应力，这时就会导致电镀工艺性变差。

注射速度过快，熔体流动过程中会夹杂部分气体.在产品表面形成气泡等。

同时产品的紧密度下降，容易形成缩瘪和尺寸偏小。

注射压力的设定主要是起到保护模具和设备的作用.注射过程控制以速度控制为主。

如果注塑压力过低.无法满足速度控制所需的压力时.会按设定的注塑压力以恒定的压力进行注射，此时熔体的流动速度会失控。

因此，注射压力的设定应该略高于实际所需的压力.以保证产品质量处于受控状态。

4.4降级使用回收料。

在注塑生产中。

浇注系统的冷凝料所占比例不小，生产中也多将其研磨成粉加以回收利用。

这里值得注意的是：回收料在加工过程中，分子链已发生物理、化学交链，分子链的有效长度变短。

研磨后，大量长链又被打断，使得分子间作用力大大减少；同时回收料中混有许多杂质和灰尘，增加了制品内应力.其再次塑化时，不但缺陷点多，而且分子链间交链点的数量和强度下降，这些因素使得回收料的性能大大下降，严重影响制品的液压试验及坠落试验。

所以对于回收料应予以降级使用。

结束语。

在我国经济发展的当今社会，随着国内 PE 注塑管件产品在燃气和给水领域的广泛使用。

如果，按照以上方法设计与生产PE注塑管件，可使厂家在管件开发过程中少走弯路，在很大程度上可以缩短管件的开发周期，设计制造出非常适合于 PE 管件在注塑、保压、冷却等工艺环节的特点的管件模具。

参考文献：
[1][德]R.根赫特，H.米勒著，成国祥等译.塑料添加剂手册【M】.北京：化学工业出版社，2000：412—413.
[2]白春贵.聚乙烯管在煤气管道更新的应用【U】.煤气与热力，1994，（4）：27—30.。