液压机及(大同油压机对聚四氟乙烯(PTFE)制品成型的关键技术及其应用)

Posted 2023-06-01

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摘要：本文通过分析PTFE模压成型的生产过程，总结常规压制压力与压制工艺容易令产品造成缺陷报废的原因。

德科摩的大同油压机团队为解决表面花纹、裂纹、变色、有暗裂等问题，研发出针对PTFE粉末产品坯料压制的精密伺服油压机，从根源上为客户解决问题。

01 聚四氟乙烯(PTFE)的性能介绍

聚四氟乙烯（PTFE）被称为“塑料之王”，具有无色、无毒、耐温范围宽、化学惰性和摩擦系数小等多种优异性能。

它是如今以汽车、国防、机械、化工、电子等工业为中心，所有产业部门都不可缺少的重要材料之一，还可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、等。

02 聚四氟乙烯(PTFE)的常用使用方法

使用PTFE加工成制品，最常用的方法是模压成型法。

压成型工艺流程大致为：原料检验→捣碎过筛→计量→模压→半成品检验→烧结→冷却→成品检验→包装。

通过调查PTFE模压成型在生产中遇到的常见问题，可以发现压制压力与压制工艺的操作不当，容易造成产品缺陷报废，压力输出不稳是裂纹的主要原因。

德科摩的大同油压机团队在了解客户工艺的基础上，研发出针对PTFE粉末产品坯料压制的精密伺服油压机，为客户从根源上解决问题。

03 PTFE粉料坯料精密成型专机的优势

（1）压力升压缓慢、时间可控

对于粉末压缩，时间的快慢会极大影响产品成型的效果。过快的排气不充分,容易造成产品表面花纹、裂纹、两端与中间密度差异大的问题。

针对加压的时间控制，大同油压机采用伺服电机油泵液压系统解决问题——在液压和电气的配合下，开发出按照设定的增压时间以达到压力缓慢加压的可控功能，加压时间几秒到数十分钟可控。

（2）加压阶段几乎无压力冲击、波动

普通油压机在发讯压力临界点时，因每次的压力重复性不一致，多数会经历过冲——回落——稳定的过程。

大同油压机在伺服器与plc程序的配合下，在高采样频率与高速率扫描循环周期，发讯压力临界点也能被很好的控制住。

这得益于德科摩的大同油压团队多年的研究成果，在伺服器与plc程序的配合控制下达到设定目标值。在保压阶段，压力波动控制在1bar内，也能保持油泵的长时间工作而不损坏。

由于PTFE粉末的特殊性，在首次加压到设定压力进入保压阶段后，其体积仍然可以被不断压缩。一旦其体积被压缩，压力必然会降低，压机就会进行补压。因此，PTFE产品保压阶段就是一个液压系统不断掉压与补压的过程。

大同油压机保压的稳定性依靠多年应用的经验，在伺服油压PID的高响应与液压油路的泄流量完美的配合下，使压力波动达至几乎为0。

为了实现压力的精准输出，大同油压工程师不断优化液压系统和程序，在伺服系统应用中，有时单一的PDI参数往往不足以全区域的压力范围，在使用低压力设定好的PID参数后，到中、高压力也会出现不适用的情况。

大同油压机在实际应用中发现此情况并结合多年应用经验，使用了多组PID参数，对应油压机的多段发讯压力，避免单一PID参数对不同压力段的不适用现象。

（3）压制结束后，泄压时间可控

PTFE粉末坯料产品的压制，有时保压时间需长达数十分钟，目的是达到一定的压缩比后，得到密度均匀一致的坯料产品。但到了保压时间后，有些产品若瞬间泄压，便容易造成产品内部出现暗裂的质量问题。

为解决泄压问题，大同油压工程师开发出泄压过程缓慢、时间可控功能，泄压时间几十秒到数十分钟可控。

对此，泄压过程可看做加压的一个反过程。泄压时根据时间比例进行输出压力，以达到压力减少的目的，直至最后泄压到位。而这功能常规油压机是无法做到的。

（4）工艺参数设置便捷

采用PLC+触摸屏+伺服驱动器控制，直观高效的设定工艺流程和参数。

多数PTFE坯料模压法需要两面加压+产品脱模，一个产品成型需要压制2次+脱模1次。但3次的压制参数又不尽相同，使用普通油压机需要反复手动填写3次不同的参数。

大同油压机根据PTFE特殊工艺，编写了针对该工艺的参数设置方式，让客户1次输入符合该产品的参数后，只需操作控制器就可以完成压制。操作简便快捷，减少出错几率，提升可靠度，并将操作人员技术门槛大大降低。

对于需要在不同压力下，必须给予一定时间的保压和排气，以保证压力传递到树脂各部分的产品，提供了自由化的参数设置功能。（如下图所示）

而对于常用的产品参数，在其调试完成通过检验后，可以将其保存为配方，一键保存与调用。（如下图所示）

（5）节能环保

普通油压机工作时噪音大，容易污染生产环境，影响操作人员的身体健康。而大同油压机采用伺服电机作为动力源，工作时只有七十分贝左右，待机时几乎无声。工作时根据即时负载的大小输出扭矩，功率损耗小，与普通油压机相比可节约电能30%-50%，节能效果显著。

值得一提的是PTFE粉末坯料产品的压制保压时间长，想要高精度就基本要保持开泵保压状态。此过程本压机伺服电机系统只需百分之十几的输出即可满足保压要求，液压系统发热少，减少冷却成本，油泵寿命长。

普通油压机在开泵保压工作需满转速输出，实际利用率只有百分之十左右，其余都在做无用发热功，功率损耗大，能源利用率低、各液压元件油泵寿命短。

PTFE模压成型专用伺服油压机

04 结论

对于PTFE粉末成型来说，压力的准确与稳定是成型的关键；对投资收益来说，节能环保及高稼动率的机器是效益回本的关键；对操作人员来说，简便高效的操作方式是关键；而大同油压机满足上述所有关键点，可以达到客户需求，助客户解决根源问题！