大直径PE管道的应用越来越广泛,挤出成型和缠绕熔接成型是目前其主要成型方法。但挤出成型存在口模复杂、更大直径成型困难、容易发生熔垂、难以柔性成型等缺点;缠绕熔接成型存在工艺复杂、熔接痕影响整体性能、难以连续性生产等缺点。基于此,本文提出了结合增材制造和压延的新型大直径塑料管道无模、柔性成型技术,对该技术的研究具有较大的学术和实际工程意义。本文首先介绍了塑料管道的应用场合,介绍了传统挤出成型技术、缠绕熔接成型技术和其它塑料管道成型技术的国内外发展现状及存在问题,提出了基于埋入式喷流堆砌PE管道成型技术及其特点。所谓埋入式喷流堆砌成型技术,是指将一定温度和压强的塑料熔体从已预埋入上一层管胚的喷嘴中喷出,在挡料板、压延辊形成的约束空间内,通过压延辊的压延作用和定径辊的定径作用,利用熔体自身热量,使新喷出的熔体和上一层管胚重新熔合在一起,经冷却定型形成连续的大直径塑料管道。建立物理数学模型,对基于埋入式喷流堆砌成型过程进行了研究,根据假设和边界条件,对联立的连续性方程、运动方程、能量方程和本构方程进行求解,得到了成型过程中熔体的速度场、温度场分布规律;揭示了能够影响成型过程和管道结构性能的主要工艺参数有挤出机转速、冷却温度、牵引速度和压延速度等;探究了埋入式喷流堆砌成型机理,为工艺参数的优化、管道结构性能的改善提供了重要的理论指导。通过对工艺参数的不断优化,利用喷流堆砌成型装置首次成功成型出直径800mm、壁厚20mm的HDPE管道,并对管道进行力学性能(包括环刚度、拉伸强度、冲击强度)和微观结构(包括DSC、SEM)分析,分析了主要工艺参数对管道结构性能的影响规律,实验结果与理论分析基本一致。比较喷流堆砌成型管道和传统挤出成型管道可以发现:喷流堆砌成型管道的环刚度是传统挤出成型管道的1.72倍,超过SN2级42%;环向和轴向冲击强度分别是传统挤出成型的1.95倍和1.53倍。最后,对本文进行了总结和展望,为该技术的改进和尽早实现生产提出了建议。