閑置塑料模具再利用研究

蘇春錦，鄭明輝，湯振周

（1.福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，福建福州350003；2.福建工程學(xué)院機電及自動化工程系，福建福州350108；3.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，福建福州350007）

閑置塑料模具再利用研究

蘇春錦1，鄭明輝2，湯振周3

（1.福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，福建福州350003；2.福建工程學(xué)院機電及自動化工程系，福建福州350108；3.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，福建福州350007）

針對大量閑置廢舊塑料模具，提出了閑置塑料模具的再利用課題，闡述了塑料模具再利用工藝過程的特點及其具體方案的實施，對模具的回收與再利用所需技術(shù)進行詳細分析，并通過實例論證，為閑置塑料模具再利用實施的可行性提供了理論依據(jù)和實際意義.

閑置塑料模具；回收；再利用工程；再利用流程

1 閑置塑料模具再利用工藝過程的特點

圖1 模具再利用流程

圖1 所示為閑置塑料模具再利用流程.由圖可知，閑置塑料模具的再利用工藝過程與傳統(tǒng)的模具制造過程相比，有以下幾個特點：再利用模具設(shè)計要根據(jù)閑置模具的零部件為依據(jù)；模具再利用零件的毛坯件為閑置模具的零部件；模具零件回收與再利用的起點為回收、分類及拆卸；閑置廢舊塑料模具使用環(huán)境有很多因素的差異，存在失效模式不同及檢測診斷的困難，同時由于工藝水平的限制，使得再利用毛坯的狀況具有較大的不確定性；模具再利用過工藝過程中的相關(guān)知識具有極強的經(jīng)驗性.

2 閑置塑料模具的回收

塑料模具在閑置之后就進入回收處理過程，需要考慮以下方面因素：

（1）要有閑置塑料模具的收集系統(tǒng)，使廠家能夠方便地將閑置的塑料模具送入到收集系統(tǒng).實現(xiàn)方式一是利用現(xiàn)有的零售網(wǎng)絡(luò)，二是通過建立免費收集地并與運輸公司合作.

（2）收集、拆卸和回收付費的問題.實現(xiàn)方式一是塑料模具用戶在訂購塑料模具的時候就支付一定的處理費，二是塑料模具企業(yè)要對他們生產(chǎn)的塑料模具產(chǎn)品負責(zé)，三是國家支持那些回收處理企業(yè)的運行.

（3）考慮閑置塑料模具回收后的市場去向問題.

閑置廢舊塑料模具回收后，首先應(yīng)按模架大小進行分類放置，然后按不同模架大小分別進行拆卸，拆卸清洗后按模架、澆口套、拉料桿、推桿、型芯、型腔鑲塊、滑塊、冷卻裝置、加熱裝置等進行歸類放置，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫等待檢測.

3 閑置塑料模具零部件的檢測及數(shù)據(jù)庫的建立

塑料模具長期在高溫、高壓、高應(yīng)力、磨損、疲勞和腐蝕的條件下工作，使得模具零件不可避免地產(chǎn)生失效變形，其基本的失效形式有磨損、變形、腐蝕和開裂.例如塑料模具澆口套的注塑孔徑擴大、液料沖刷模具表面出現(xiàn)凹坑、凸起部位磨損等.所以需要檢測評價拆卸和清洗后零件的性能，確定零件的再利用性.考慮到閑置模具零件的再利用，主要利用無損檢測技術(shù)，主要方法有：

（1）渦流檢測：利用交變磁場作用在不同材料產(chǎn)生不同振幅和相位的渦流來檢測鐵磁性和非鐵磁性材料的物理性能、缺陷和結(jié)構(gòu)差異，分析工件內(nèi)部質(zhì)量狀況的無損檢測方法.主要用來檢測零件的缺陷、裂紋、氣孔、夾雜等.

（2）磁粉檢測：利用材料或工件被磁化后，若材料表面或近表面存在缺陷，便會在該處形成一個漏磁場，吸引、聚集在檢驗過程中施加的磁粉，從而形成缺陷.這樣可以發(fā)現(xiàn)鐵磁性材料表面和近表面的各種缺陷、裂紋、氣孔等.

（3）滲透檢測：在被檢零件表面上浸涂某些滲透液，利用滲透液滲入零件表面開口處，并在零件表面加顯像劑，經(jīng)毛細管作用，可將零件缺陷現(xiàn)形.該方法可檢測各種材料、不受工件集合形狀、尺寸大小的影響.只能檢測開口表面缺陷，工序較多，內(nèi)部缺陷難以發(fā)現(xiàn).

4 閑置塑料模具再利用流程

閑置塑料模具再利用的前提是根據(jù)塑料制件及現(xiàn)有檢測后可利用的閑置廢舊塑料模具零部件來設(shè)計模具；由于采用閑置廢舊塑料模架作為零件毛坯，因而設(shè)計時要考慮的因素較多，設(shè)計成本也相對會高些.

2）期貨交易使蘋果產(chǎn)地價格水漲船高，居高不下。期貨作為一種新的交易方式，近年在我國蘋果銷售上風(fēng)生水起，但期貨交易不賣實物，它是由期貨交易所統(tǒng)一制定的，規(guī)定在將來某一特定時間和指定地點交割的標準化合約進行交易，也就是指遠期的貨物（標準化合約）。說直白一點，就是買空賣空。但是，在期貨合約簽訂過程中，市場分析報告會對成交價產(chǎn)生直接影響，而分析報告的產(chǎn)生大多是根據(jù)歷年經(jīng)驗數(shù)據(jù)和當年生產(chǎn)現(xiàn)狀、天氣狀況等得來的，有的分析師難免會因為脫離生產(chǎn)，憑主觀臆斷提供有違實際的報告，從而誤導(dǎo)期貨價格偏離實際，這種現(xiàn)象會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，對現(xiàn)貨交易產(chǎn)生極大影響。

4.1 閑置塑料模具再利用設(shè)計流程

閑置塑料模具再利用設(shè)計是根據(jù)閑置廢舊塑料模具零部件最終狀態(tài)，來確定再利用塑料模具的零部件方案，要考慮以下幾點：

（1）塑料模具在使用過程中，由于工作環(huán)境的不同而造成同一種零部件，有的要修復(fù)，有的不要修復(fù)就可以使用.

（2）閑置塑料模具的失效形式、失效程度、維修歷史等存在差異;使得閑置報廢塑料模具的零部件可再利用性不同.即使是同一種零部件也存在不同程度的差別;因而必須確定通過現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)能夠修復(fù)的再使用零部件.

（3）塑料模具從使用到壽命結(jié)束時，零部件受到不同程度的損壞，有部分零部件是易損件，一旦受到損壞就無法修復(fù)，或者修復(fù)的成本太高;這部分零部件必須通過采購新的零部件來替換.

（4）閑置廢舊塑料模具的零部件修復(fù)后，零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸很有可能發(fā)生了變化，不再與原有產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)相同;從而使得再利用產(chǎn)品的裝配發(fā)生變化，因而必須根據(jù)再利用零部件修后的尺寸、結(jié)構(gòu)，進行配件的定制生產(chǎn)，以滿足再利用塑料模具設(shè)計的重新裝配要求.

考慮以上四點后，把可再使用零部件、需修復(fù)零部件、需替換零部件、定制配件四部分信息列出清單匯總起來，最終形成再利用模具設(shè)計的方案，用以指導(dǎo)閑置塑料模具再利用生產(chǎn).

4.2 塑料模具再利用修復(fù)工藝設(shè)計

4.2.1 修復(fù)工藝技術(shù)

①堆焊修復(fù):用低溫氬弧焊、手工電弧焊等方法在需要修復(fù)的部位進行堆焊，再作修整，主要用來修復(fù)局部損壞或需要補缺的地方.

②鑿捻擠壓修復(fù):當閑置塑料模具型腔表面局部有淺而小的傷痕時，可以利用小錘子和鏨子在離開型腔部位2～3mm處進行鑿捻，使型腔表面的某一部分擠壓變形而增高，也可采用局部鉆孔打入紫銅釘，然后通過修光達到修復(fù)的目的.

③鑲件修復(fù):用銑床、電火花及線切割等加工方法，在需修理的部位加工成凹坑或通孔，用一個鑲件嵌入凹坑或通孔內(nèi)達到修復(fù)的目的.

④擴孔修復(fù):當各種桿類零件的配合孔磨損時，可采用擴大孔徑及增大相應(yīng)桿徑與之配合的修復(fù)方法.

⑤增生修復(fù):當型腔面有局部磨損，采用焊接、鑲件或鑿捻修復(fù)都不適宜的情況下，可以采用增生修復(fù)，如圖2所示.在離型腔部分3~5mm鉆一個孔，再把銷子插入孔內(nèi)，在加熱修整部分的同時，用錘子敲擊銷子，使其局部增生，長出虧缺的料，然后再進行修正，達到修復(fù)的要求.采用此法要注意增出量和敲擊力不要過大，否則容易產(chǎn)生裂紋，插入孔內(nèi)的銷子最后應(yīng)焊牢或用螺釘固定住.

圖2 增生修理

圖3 修復(fù)實例1

⑥電鍍及化學(xué)鍍修復(fù)：當要求型腔或型芯壁厚整體增加時可用電鍍及化學(xué)鍍修復(fù)，同時可提高表面光潔度、增加硬度及耐腐蝕性等要求.

⑦螺紋孔及銷釘孔的修復(fù)：螺紋孔損壞可將損壞的螺紋孔擴大改成較大的螺紋孔，或?qū)p壞的螺紋孔擴大成圓柱孔，鑲嵌入柱塞，再按原來位置及大小加工螺紋孔.銷釘孔損可用擴大直徑法、加柱塞法及更換銷釘法.

4.2.2 修復(fù)設(shè)計工藝方案制定原則

對模具零部件進行再利用時，選擇修復(fù)工藝應(yīng)滿足待修模具零件的工況和技術(shù)要求，并能充分發(fā)揮該工藝的特點，確定修復(fù)工藝前應(yīng)作以下各項分析:

①修復(fù)工藝要滿足模具零件的工況條件;

②修復(fù)工藝要滿足待修零件的技術(shù)要求和特征，如零件材料成分、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀、熱處理和金相組織、力學(xué)和物理性能、加工精度和表面質(zhì)量等;

③要考慮各種修復(fù)工藝覆蓋層的厚度;

④要考慮對同一模具零件不同的損傷部位所選用的修復(fù)工藝盡可能少;

⑤要考慮到下次修復(fù)的便利.

4.2.3 再利用塑料模具修復(fù)工藝方案實例

如圖3所示，零件的前端螺紋不能重復(fù)使用時，整個零件換掉重做浪費時間,可把前部分車掉,再兩車個鑲套(拋面線)鑲?cè)牒髿搴冈佘囇佬图纯?如圖4所示，當需要把產(chǎn)品直徑A設(shè)計變大,在鑲塊需要熱處理耗時久,穴數(shù)較多和型腔深度H1較小時，可把分型面銑掉(模板當對應(yīng)一樣)再重新加工型腔.

圖4 修復(fù)實例2

4.2.4 再利用塑料模具修復(fù)后質(zhì)量檢測

對修復(fù)后的再制造產(chǎn)品，必須對其進行性能測試，以達到預(yù)定的質(zhì)量要求.模具零部件修復(fù)后，其主要檢測指標有:結(jié)合強度、耐磨性、疲勞強度和耐腐蝕性.

5 閑置塑料模具再利用實例

如圖5所示為再利用的收音機前蓋塑料模具，其設(shè)計及制造流程是：

圖5 收音機前蓋模具結(jié)構(gòu)圖

（1）根據(jù)收音機前蓋制件圖確定模架、成型零件等初步設(shè)計.

（2）根據(jù)初步設(shè)計的參數(shù)查詢再利用塑料模具的資源數(shù)據(jù)庫，確定可利用的模架及零部件，調(diào)出相應(yīng)數(shù)據(jù)，并對模具作祥細設(shè)計.在設(shè)計過程中，要注意考慮采用閑置廢舊塑料模架、零件作為再利用毛坯的因素.

（3）根據(jù)模具設(shè)計圖紙及相關(guān)數(shù)據(jù)從再利用塑料模具的資源庫調(diào)出相應(yīng)的模架、澆口套、拉料桿、推桿、型芯、型腔鑲塊、冷卻裝置等作為再利用毛坯，并開始加工制造相關(guān)零件.在這個階段，要注意零件的修復(fù)方法、工藝及更換.

（4）根據(jù)模具設(shè)計圖紙、再利用加工好的零件及新零件進行模具裝配.

（5）根據(jù)注塑工藝對裝配好的收音機前蓋塑料模具在相應(yīng)的注塑機上進行試模，看看是否符合要求，是否需要作相應(yīng)的修模，最終得到合格的收音機前蓋制件.

〔l〕徐濱士，等.再制造工程基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.

〔2〕謝立偉.再制造關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué).2005：4-9.

〔3〕張明魁.再制造產(chǎn)品智能拆卸和評估系統(tǒng)[D].南昌:南昌大學(xué)，2007:26.

TQ332.3

A

1673-260X（2010）11-0075-03

福建省教育廳A類科技項目（J A09181）