閑置塑料模具再利用研究

蘇春錦，鄭明輝，湯振周

（1.福建信息職業技術學院機電系，福建福州350003；2.福建工程學院機電及自動化工程系，福建福州350108；3.福建交通職業技術學院汽車系，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.福建信息職業技術學院機電系，福建福州350003；2.福建工程學院機電及自動化工程系，福建福州350108；3.福建交通職業技術學院汽車系，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的模具制造過程相比，有以下幾個特點：再利用模具設計要根據閑置模具的零部件為依據；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知識具有極強的經驗性.

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，使廠家能夠方便地將閑置的塑料模具送入到收集系統.實現方式一是利用現有的零售網絡，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，二是塑料模具企業要對他們生產的塑料模具產品負責，三是國家支持那些回收處理企業的運行.

（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，建立相應的數據庫等待檢測.

3 閑置塑料模具零部件的檢測及數據庫的建立

塑料模具長期在高溫、高壓、高應力、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，主要方法有：

（1）渦流檢測：利用交變磁場作用在不同材料產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、缺陷和結構差異，分析工件內部質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.這樣可以發現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，經毛細管作用，可將零件缺陷現形.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，內部缺陷難以發現.

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塑料制件及現有檢測后可利用的閑置廢舊塑料模具零部件來設計模具；由于采用閑置廢舊塑料模架作為零件毛坯，因而設計時要考慮的因素較多，設計成本也相對會高些.

2）期貨交易使蘋果產地價格水漲船高，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生水起，但期貨交易不賣實物，它是由期貨交易所統一制定的，規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生直接影響，而分析報告的產生大多是根據歷年經驗數據和當年生產現狀、天氣狀況等得來的，有的分析師難免會因為脫離生產，憑主觀臆斷提供有違實際的報告，從而誤導期貨價格偏離實際，這種現象會產生連鎖反應，對現貨交易產生極大影響。

4.1 閑置塑料模具再利用設計流程

閑置塑料模具再利用設計是根據閑置廢舊塑料模具零部件最終狀態，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，由于工作環境的不同而造成同一種零部件，有的要修復，有的不要修復就可以使用.

（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有修復技術能夠修復的再使用零部件.

（3）塑料模具從使用到壽命結束時，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，或者修復的成本太高;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后，零部件的結構、尺寸很有可能發生了變化，不再與原有產品的尺寸、結構相同;從而使得再利用產品的裝配發生變化，因而必須根據再利用零部件修后的尺寸、結構，進行配件的定制生產，以滿足再利用塑料模具設計的重新裝配要求.

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計的方案，用以指導閑置塑料模具再利用生產.

4.2 塑料模具再利用修復工藝設計

4.2.1 修復工藝技術

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

②鑿捻擠壓修復: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的目的.

③鑲件修復: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達到修復的目的.

④擴孔修復: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桿徑與之配合的修復方法.

⑤增生修復:當型腔面有局部磨損，采用焊接、鑲件或鑿捻修復都不適宜的情況下，可以采用增生修復，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，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，否則容易產生裂紋，插入孔內的銷子最后應焊牢或用螺釘固定住.

圖2 增生修理

圖3 修復實例1

⑥電鍍及化學鍍修復：當要求型腔或型芯壁厚整體增加時可用電鍍及化學鍍修復，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：螺紋孔損壞可將損壞的螺紋孔擴大改成較大的螺紋孔，或將損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 修復設計工藝方案制定原則

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

①修復工藝要滿足模具零件的工況條件;

②修復工藝要滿足待修零件的技術要求和特征，如零件材料成分、尺寸、結構、形狀、熱處理和金相組織、力學和物理性能、加工精度和表面質量等;

③要考慮各種修復工藝覆蓋層的厚度;

④要考慮對同一模具零件不同的損傷部位所選用的修復工藝盡可能少;

⑤要考慮到下次修復的便利.

4.2.3 再利用塑料模具修復工藝方案實例

如圖3所示，零件的前端螺紋不能重復使用時，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)鑲入后氬焊再車牙型即可.如圖4所示，當需要把產品直徑A設計變大,在鑲塊需要熱處理耗時久,穴數較多和型腔深度H1較小時，可把分型面銑掉(模板當對應一樣)再重新加工型腔.

圖4 修復實例2

4.2.4 再利用塑料模具修復后質量檢測

對修復后的再制造產品，必須對其進行性能測試，以達到預定的質量要求.模具零部件修復后，其主要檢測指標有:結合強度、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，其設計及制造流程是：

圖5 收音機前蓋模具結構圖

（1）根據收音機前蓋制件圖確定模架、成型零件等初步設計.

（2）根據初步設計的參數查詢再利用塑料模具的資源數據庫，確定可利用的模架及零部件，調出相應數據，并對模具作祥細設計.在設計過程中，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）根據模具設計圖紙及相關數據從再利用塑料模具的資源庫調出相應的模架、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零件.在這個階段，要注意零件的修復方法、工藝及更換.

（4）根據模具設計圖紙、再利用加工好的零件及新零件進行模具裝配.

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

〔l〕徐濱士，等.再制造工程基礎及其應用[M].哈爾濱工業大學出版社，2005.

〔2〕謝立偉.再制造關鍵技術研究[D].武漢:武漢理工大學.2005：4-9.

〔3〕張明魁.再制造產品智能拆卸和評估系統[D].南昌:南昌大學，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）