注射成型聚苯乙烯制品双折射的光弹测试与分析

分析了无定形聚合物注射成型双折射行为及其产生机理,利用光弹法测试了不同工艺条件下聚苯乙烯(PS)平面内双折射分布,考察了熔体温度和保压压力变化对制品双折射和流动残余应力的影响。结果表明,PS制品残余双折射值在流动方向上从浇口附近至流动末端逐渐降低,并且最大双折射值随保压压力增加和熔体温度降低而升高;保压压力对浇口附近双折射分布影响明显。根据双折射的光弹测试结果分析了P制品分子取向和流动残余应力的分布趋势。     

注塑工艺对聚碳酸酯制品环境应力开裂行为的影响

研究了不同注塑工艺下成型的聚碳酸酯（PC）平板制品的环境应力开裂行为。结果表明：在四氯化碳浸渍下,在制品侧壁位置出现分层开裂;熔体温度升高可以提升PC制品的耐环境应力开裂性;保压压力较大时,制品开裂现象较为明显。在分析分子取向和残余应力与制品环境应力开裂行为关系的基础上,探讨了注射成型工艺对PC注塑制品环境应力开裂行为的影响机理。     

基于Moldfl ow的注塑光学厚壁透镜工艺优化

利用Moldflow数值模拟分析并结合正交试验法,以光学厚壁透镜制品的光相移角度(双折射)为参照,对注塑光学厚壁透镜的工艺条件进行优化,且模拟分析了分层注射对注塑光学厚壁透镜残余内应力的影响规律。结果表明:优化注射工艺参数能够降低制品的残余内应力,减小光学透镜的双折射缺陷,其最优注射条件为:模具温度90℃、熔体温度240℃、注射时间9 s、保压压力60 MPa。此外,分层注射可以有效减小制品的残余内应力,并使其分布更加均匀,该效果与分层方式以及层厚、层数有关。     

PC制件内应力表征及内应力开裂因素与改善措施分析

通过设计不同成分、不同浓度的溶剂浸泡实验对不同种类的聚碳酸酯（PC）标准样条、PC制件及不同模温等情况导致的应力差异和材料本身的耐溶剂性差异进行表征;验证了退火工艺对改善制件内应力的效果;设计实验,对应力与制件力学性能的影响进行了量化测试与分析;并对溶剂作用下部件开裂的机理进行了探讨和分析。结果表明,CCl4腐蚀性强,不适合作为表征PC材料内应力和耐溶剂差异的溶剂,甲苯与正丙醇混合溶剂（TNP）适宜作为表征溶剂;采用聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）对PC合金化可以有效解决PC材料的耐溶剂开裂性问题;模温差异对应力开裂数量有高于30 %的影响;采用110 ℃、2 h退火工艺可以有效解决制件的应力开裂问题,退火不会造成材料强度明显下降。     

气体辅助注射成型中溢料井对翘曲的影响

采用数值模拟和正交实验方法对聚丙烯(PP)气体辅助注射成型(GAIM)制品的翘曲缺陷进行分析,分别研究了气体注射延迟时间、气体注射压力等工艺参数以及设计辅助溢料井结构影响因素之间的交互作用对GAIM制品翘曲变形缺陷的影响。结果表明,气体注射压力与溢料井结构的相互关系是影响翘曲程度的关键;选择合适的注射压力和设计辅助溢料井结构可以显著降低制品翘曲变形的程度。     

气体辅助注塑成型带加强筋平板的翘曲试验研究

注塑制品翘曲变形是一种严重缺陷,本文基于带加强筋平板制品实验研究了气体辅助注塑成型工艺参数对制品翘曲的影响规律及其原因,结果表明:熔体预注射量、气体压力及气体保压时间和气体压力清零时间对制品翘曲影响较大。熔体温度、延迟时间和保压压力影响较小。     

气体辅助注射成型工艺参数优化研究

为了解决气体辅助注射成型(GAIM)中制品所出现的缺陷,采用数值模拟方法对影响制品质量的工艺参数进行了优化研究.首先,建立GAIM过程的数学模型,得出影响GAIM制品质量的主要工艺因素;随后,利用数值模拟法分析熔体预注射量、熔体/气体延迟时间、充气压力与熔体注射温度等关键工艺因素与GAIM制品缺陷的关系;最后,基于数值模拟分析结果,对GAIM制品的工艺参数进行了优化选择与设定.     

外部气体辅助注射成型制品加强筋表面凹痕实验分析

通过外部气体辅助注射成型（EGAIM）工艺对不同加强筋所造成的平板表面凹痕深度进行实验研究。单因素实验揭示了模具温度、熔体温度、注气延迟时间、注气压力及注气保压时间对不同加强筋制品表面凹痕具有不同程度的影响;正交实验发现,注气延迟时间与注气压力是影响制品表面凹痕的主要因素;在工艺参数最佳化的EGAIM中,与制品厚度比高达1.5的加强筋造成的凹痕深度（1.3 μm）小于传统注塑成型中比值为0.6所造成的凹痕深度（2.3 μm）,表明EGAIM优化工艺能有效改善较大厚度加强筋所造成的表面凹痕、提高制品设计自由度。     

聚碳酸酯耐环境应力开裂性能的研究

研究了聚碳酸酯(PC)的耐环境应力开裂(ESCR)行为;探讨了摩尔质量及分布、后处理工艺、温度、溶剂等因素对PC的耐环境应力开裂性能的影响.结果表明:摩尔质量越高,分布越窄,则PC临界应变值越高,耐环境应力开裂性能越好;退火热处理有利于提高PC环境应力开裂性能.此外,温度降低和试样与溶剂溶度参数差Δδ增大均有利于提高PC耐环境应力开裂性能.同时提出了聚合物耐环境应力开裂模型,对环境应力开裂机理进行了探讨.     

外部气体辅助注塑成型制品翘曲变形耦合有限元分析

将外部气体辅助注塑成型(EGAIM)的制件作为研究对象,基于耦合有限元分析方法(CFEA),模拟仿真了EGAIM制品翘曲变形。研究发现,EGAIM只采用较低的气压(4.5 MPa),就能够达到CIM相对高压(40 MPa)的保压效果,因此,实验结果与文献结论一致。单因素试验结果表明,注气工艺参数对EGAIM制品翘曲变形的影响规律,在研究的工艺参数范围内,随着气体保压压力增加,制件的翘曲变形量呈先减小,后增大的"U"形曲线变化;随着气体保压时间的增长,制件的翘曲变形量呈减小,并逐渐变化平稳的趋势;随着气体注射延迟时间的增长,制件翘曲变形量逐渐减小,但是影响相对较小。     

基于Moldflow的注塑件残余内应力的研究

通过对注塑件残余内应力的影响因素的分析,发现熔体温度和模具温度对残余内应力的产生较大的影响,注射速率、保压时间和保压压力相对影响较小,通过对注塑工艺参数的优化,可以降低残余内应力;工业静液压测试验证了数值模拟的结果,且发现熔体温度和模具温度对残余内应力的产生较大的影响,注射速率、保压时间和保压压力相对影响较小。     

注塑工艺参数对制品残余应力和收缩的影响

注塑成型工艺参数对制品的最终残余应力和收缩有着直接的影响。基于线性黏弹性模型模拟计算了注塑成型过程中由温度和压力引起的残余应力和收缩。以无定型材料PS和ABS为例,系统地研究了不同成型工艺条件下平板制件的最终残余应力和收缩,并和实验结果进行对比验证。结果表明：在流动方向上无定型材料的收缩基本保持不变,残余应力沿壁厚分布的形状也基本相同,但流动末端处的应力值稍大于流动入口处;保压压力是影响制品收缩的关键因素,提高保压压力和注射温度可以降低制品的最终收缩,而模具温度对收缩的影响较小。     

退火对注射成型PC制品力学性能的影响

注射成型的塑料光学制品应用日益广泛,但注射成型加工的聚碳酸酯制品通常有较大的残余应力,会对制品的光学性能、力学性能有负面的影响,而退火可减少/消除制品的残余应力。本文考察了退火对不同工艺条件下注射制品残余应力和力学性能的影响。研究的工艺条件包括三水平的变化的模具温度、熔体温度、保压压力、冷却时间等;残余应力的变化通过光弹实验的应力干涉条纹表示,力学性能的变化以拉伸强度、延伸率的变化表示。实验发现,退火前后,不同工艺条件下注塑PC制品拉伸强度平均提高4.5%,最大达9.0%;同时,断裂延伸率平均降低3%,最多减少14%。     

注塑整形复合工艺在PC制品中的应用

研究了PC制品住注塑成型、整形后处理过程中的形变影响因素。结果表明：保压压力和时间的降低有利于改善PC制品的正弓形变量；模温110℃下出模整形可以解决PC制品的正弓形变量．在此基础上整形10min可以达到反弓形变量0．3～1mm的装配和使用要求。     

后处理工艺条件对聚碳酸酯制品内应力影响的研究

借鉴金属材料退火降低其内应力的热处理方法,将高分子材料制品置于干燥箱及水浴锅中进行后处理,利用自主研制的高分子材料透明制品内应力检测装置研究了不同后处理工艺参数对以镜片为代表的聚碳酸酯制品内应力影响,结果发现,在同一后处理时间、不同后处理温度且缓冷条件下,在热变形温度以下提高后处理温度可以有效降低聚碳酸酯制品内应力并改善其内应力分布状态,而急冷条件下则会造成制品二次内应力集中;同一后处理温度、不同后处理时间且缓冷的条件下,存在一个最佳的后处理时间范围,而急冷的条件下延长后处理时间不利于制品内应力的改善。以上结果可为今后寻求有效降低高分子材料制品内应力的措施奠定理论与实践基础。     

基于Kriging代理模型的注塑件残余应力优化分析

以注塑成型制品中脱模后的最大Mises-Hencky残余应力为目标函数,运用基于Kriging代理模型及EI加点准则的序列优化方法,对聚碳酸酯材料制品进行了工艺参数(包括熔体温度、模具温度、注射速率、保压压力及保压时间)优化。算例结果表明,所提出方法可以有效地降低注塑件内的最大Mises-Hencky残余应力。在此基础上对充填阶段进行深入分析,用贝塞尔曲线控制方式代替常规的常速率充填控制方式,进一步降低了制件内的残余应力。     

基于响应面法的注塑件残余应力优化

考虑模具温度、熔体温度、保压压力和保压时间等4个注塑工艺参数,利用响应面法进行实验设计,通过Moldflow注塑模拟软件对所设计的实验进行有限元分析,得到注塑工艺参数对制品残余应力值的影响.结果发现4个工艺参数中,熔体温度和保压压力对注塑制品残余应力值的影响极为显著,而模具温度和保压时间对制品残余应力值的影响则不显著.文章的研究结果为注塑工艺参数的调整、选取和优化,为获得残余应力值最小的优质塑料制品提供了方法和思路.     

一种聚合物制品内应力新型测量方法的研究

提出了利用超声波来测量高分子聚合物制品表面内应力的新方法,并且建立超声波波速和内应力间的关系模型,通过聚合物拉力实验方法也验证了此模型的正确性,最后有效地测量了通过注塑成型后聚碳酸酯(PC)薄片制品上内应力的大体分布情况,证明了用表面波测量聚合物表面残余应力值切实可行,且该方法快速、有效。     

注气时间对气辅成型气体穿透影响的数值模拟和实验研究

以具有代表性结构特征的气辅塑料件为研究对象,结合气辅成型全三维数值模拟和物理实验,探讨气体辅助注气时间与气体穿透行为的关系。结果表明:注气时间对气体穿透深度(特别是二次穿透程度)、气指缺陷、制品表面质量等有着显著的影响。较长的注气时间可以加强气体穿透效果,提高气体体积百分比,减少制品表面缺陷,减小制品内应力和翘曲变形,但又会加重气指缺陷的程度。     

成果转让

气体辅助注塑成型技术项目简介气体辅助注塑成型是通过把高压气体引入到制件的厚壁部位 ,在注塑件内部产生中空截面 ,完全充填过程、实现气体保压、消除制品缩痕的一项新颖的塑料成型技术。传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型 ,而且制件残余应力大 ,易翘曲变形 ,表面时有缩痕。新发展的气辅技术通过把厚壁的内部掏空 ,成功地生产出厚壁、偏壁制品 ,而且制品外观表面性质优异 ,内应力低。轻质高强。现已开发成功气辅产品结构和模具设计包括浇注系统、进气方式和气道分布设计技术 ,气辅注塑工艺设计技术 ,气辅注塑过程计算机仿真技术…