夹芯注射成型研究进展

为了了解夹芯注射的成型过程及内部结构、探悉其成型机理,研究者主要对芯层熔体前缘的冲破现象、芯壳层物料的分布情况以及夹芯注塑件的力学性能进行了研究。文献显示,物料的性能尤其是粘度、加工工艺参数如注射速度、模温、熔融温度等以及模具尺寸对夹芯注射的充模过程及其制品最终的性能影响最为突出。     

夹芯注塑成型过程的计算机可视化模拟分析--材料粘度与工艺参数对芯层分布及均匀性的影响

为了了解夹芯注塑的成型过程、探悉其成型机理,采用Moldflow公司MPI软件中的Co-injection分析模块,对夹芯注塑成型过程进行动态模拟分析,揭示材料粘度以及工艺参数对夹芯注塑成型过程中芯层分布均匀性的影响规律。结果表明,芯层物料分布均匀性随芯／壳层熔体粘度比R值的减小而提高,这主要与芯层和壳层熔体的相对流动能力有关。此外,在工艺参数中,改变熔体注射速度对芯层物料分布均匀性的影响较为突出,而模温和熔体温度对芯层物料分布均匀性的影响却相对较弱。     

浇口位置对夹芯注塑芯层填充及分布的影响

以聚丙烯(PP)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)为夹芯注射成型芯/壳层物料,研究了不同浇口位置时的差异化多层复合填充过程和芯层物料分布情况。研究结果表明,当壳层物料的浇注温度为240℃、壳层物料的浇注速率为200 cm3/s,芯层物料的浇注温度为200℃、芯层物料的浇注速率为240 cm3/s时,芯层熔体穿透壳层的熔体能力最弱,并可获得最大芯层物料的填充量。此工艺条件下,采用侧面、中心浇口的芯层物料的最大填充量分别为46. 5%、41. 5%。采用侧面浇口能获得更多芯层物料的填充量,但芯层物料堆积于塑件一侧;采用中心浇口时,芯层物料的填充量较小,但芯层物料的分布更合理。     

夹芯注射成型塑件厚度对芯层物料分布影响

为了探究夹芯注射成型塑件厚度对芯层物料分布的影响,分别选取聚丙烯(PP)/PP,PP/低密度聚乙烯(PE-LD)两种物料组合,对一组不同厚度的夹芯注射成型塑件进行了模流分析,表征、测试和分析了芯层物料穿透深度、平均相对厚度、分布均匀度的变化规律。研究结果表明,塑件厚度由5 mm增大到10 mm时,两种物料组合对应的评价指标变化趋势相同,芯层物料穿透深度减小、平均相对厚度增大、分布均匀度变差;PP/PE-LD物料组合较PP/PP物料组合对应的评价指标变化趋势更为明显,前者芯层物料穿透深度、平均相对厚度、平均相对厚度标准差的极差值较后者分别提升了112.71%,134.82%,108.16%;塑件厚度变化时,熔体沿各向流动阻力差异性、芯/壳层熔体黏度比均发生变化,但PP/PE-LD物料组合中芯/壳层熔体黏度比变化显著,而PP/PP物料组合中芯/壳层熔体黏度比则相对稳定。     

材料种类对夹芯注射制品残余应力的影响

采用Moldflow公司MPI软件中的Co-injection分析模块,对夹芯注射成型过程进行动态模拟分析；揭示不同材料种类组合对夹芯注射成型过程中残余应力的影响规律。结果发现,夹芯注射体系中两种物料相容性的好坏对芯/壳层界面处残余应力的分布有较大影响,芯层为结晶型材料时会导致残余应力有较大的跃迁。     

板厚对夹芯注射成型芯层物料填充能力的影响

基于Cross-WLF黏度控制方程,构建了3种典型夹芯注射成型芯/壳层物料组合,并研究了不同物料组合时板厚对芯层物料填充能力的影响。研究表明,调整板厚将使芯、壳层熔体流动状态和黏度发生变化,但上述变化因物料组合不同而呈现显著的差异性:当芯层熔体流动指数相对壳层熔体更大时,随板厚增大,芯/壳层熔体黏度比(R)减小,芯层物料填充能力降低;当芯层熔体流动指数相对壳层熔体更小时,随板厚增大,R增大,芯层物料填充能力升高;当芯、壳层熔体流动指数相当时,上述现象均不明显。     

基于贝叶斯正则化神经网络的夹芯注层间界面控制

鉴于夹芯注射成型充模流动过程属多相分层流动,其影响因素错综复杂,很难用线性关系将工艺参数与层间界面形状关联起来;人工神经网络具有很强的信息综合能力,具有良好的非线性逼近功能两方面的情况.针对具体层间界面形状,基于贝叶斯正则化神经网络预测工艺参数,并借助MPI软件的co-injection模块检验.结果表明其误差完全达到了工程实用的精度,证明提出的贝叶斯正则化神经网络可应用于研究夹芯注塑中的非线性函数映射问题.     

工艺条件对夹芯注射制品残余应力的影响

采用Moldflow公司MPI软件中的Co—injection分析模块，对ABS／PS夹芯注射成型过程进行动态模拟分析，以揭示工艺参数对夹芯注射成型过程中残余应力影响的规律。结果发现：在各种成型工艺参数中，保压条件对残余应力影响较为突出，模温条件对残余应力影响次之；最大残余应力主要分布在浇口位置和芯层最厚处，芯层前缘处残余应力次之，壳层最厚处残余应力最小。     

工艺条件对夹芯注射制品残余应力的影响

采用Moldflow公司MPI软件中的Co-injection分析模块，对ABS／PS夹芯注射成型过程进行动态模拟分析，以揭示工艺参数对夹芯注射成型过程中残余应力影响的规律。结果发现：在各种成型工艺参数中，保压条件对残余应力影响较为突出，模温条件对残余应力影响次之；最大残余应力主要分布在浇口位置和芯层最厚处，芯层前缘处残余应力次之，壳层最厚处残余应力最小。     

注射温度和速率对夹芯注芯层熔体冲破趋势的影响

调整芯、壳层熔体的注射温度、速率均可降低夹芯注射成型中芯层熔体冲破趋势.利用Moldflow软件的coinjection模块和正交实验法,分析评价如何调整熔体的注射温度和速率可以最有效地降低芯层熔体冲破趋势.实验发现,芯层熔体冲破趋势对芯/壳层熔体黏度比(R)极敏感,通过减小芯层熔体注射温度、增大壳层熔体注射温度或增大壳层熔体注射速率,均可显著降低芯层熔体冲破趋势,且熔体注射温度的影响更为显著;选取的芯、壳层物料假塑性不同,芯层熔体注射速率对芯层熔体冲破趋势的影响效果不同,甚至相反.     

不同截面型腔的气辅共注塑成型制件质量分析

基于自行开发的UDF模型进行溢流法GACIM数值模拟,研究了气体在5种截面型腔中,穿透芯层熔体的截面形状以及芯/壳层熔体残余壁厚分布情况.模拟发现,在相同成型工艺参数条件下,气体在不同截面型腔中穿透芯层熔体的截面形状不同,截面型腔外凸尖角越少,气体穿透芯层熔体的截面形状越接近圆形.芯/壳层熔体在非圆形截面型腔的外凸尖角...     

聚合物流变性能对共注射成型的影响

在共注射成型多相分层流动充模成型机理的基础上，揭示了芯壳层熔体对共注射成型的分层界面形貌和芯层熔体前沿突破的影响，并模拟了芯壳层熔体粘度比对共注射成型的影响，建立了芯壳层熔体粘度与分层界面和前沿移动界面菜貌的关系。本文的模拟研究结果与一些文献的实验结果相吻合。     

夹芯注射成型芯/壳层熔体黏度比对芯层分布的影响

夹芯注射成型产品的芯层材料分布影响着最终产品的性能和质量。利用Moldflow Plastics Insigh的coinjection模块,基于Cross-WLF黏度模型控制芯/壳层熔体黏度比R,通过数值模拟实验观察芯层材料穿透距离、浇口处芯层分布、芯层厚度极值、芯层分布均匀性等指标的变化,并进一步分析R值对上述指标的影响规律。     

塑料黏度和制品壁厚对夹芯注射芯层穿透效果的影响研究

通过Moldflow软件对桶形塑件进行了夹芯注射模拟仿真分析，研究了芯/壳层材料黏度比和制品壁厚对夹芯注射制品芯层穿透长度、芯层厚度和芯层分布均匀性的影响。结果表明，在成型工艺参数相同的情况下，随着芯/壳层黏度比的增大，芯层穿透长度比按照1.41 %~1.67 %的倍率对应减小，芯层厚度因子均值按照1.76 %~2.28 %的倍率对应增大，芯层厚度因子偏差按照1.91 %~2.66 %的倍率对应增大，芯层厚度分布均匀性有所下降；制品壁厚每增加1 mm，芯层穿透长度比减小1 %~2 %，芯层厚度因子均值增大6 %左右，芯层厚度因子偏差增大10 %左右。     

注射速率对芯层熔体前沿冲破的影响

芯层熔体前沿冲破是夹芯注射模塑常见的缺陷之一。利用Moldflow软件,模拟分析壳层和芯层熔体注射速率对芯层熔体前沿冲破的影响,探讨熔体假塑性、注射速率和芯层熔体前沿冲破之间的关系。实验表明,对于本文涉及的壳/芯层物料组合,芯层熔体注射速率的提高对前沿冲破的影响随物料组合而异,而壳层熔体注射速率的提高均降低前沿冲破趋势。     

工艺参数对顺序共注成型的影响

基于Hele-Shaw模型，采用CAE技术，模拟了顺序共注成型中几个重要工艺参数——温度、壳层预填充量、注射速度等对其成型过程的影响。并用流变学理论进行分析，揭示了各工艺参数对顺序共注成型的影响机理。     

气辅共注射成型工艺中气道布局影响的CAE研究

基于气体辅助共注射成型充填过程的控制方程,采用CAE方法研究了气道布局对气体辅助共注射成型工艺的影响。通过对几种气道布局的模拟结果对比发现,采用高粘度皮层低粘度芯层时,气道布局对材料分布影响很大,可以通过更换注射顺序来改善材料的分布;沿着浇口到远浇口模壁布置的气道,成型时所需的注塑压力最小,压力分布也较均匀;气体基本上沿着气道在熔体中穿透。     

共注射成型技术及其发展

介绍两种典型共注射成型技术,即双色注射和夹芯注射,以及在共注射成型基础上发展起来的气体辅助共注射成型技术和层状注射成型技术,并对各种共注射成型技术的工艺过程、优点及应用也作了介绍。讨论了双色注射成型过程中工艺参数对注射成型的影响;对夹芯注射成型过程中的芯层熔体前沿突破现象及其影响因素也进行了讨论。     

基于计算机辅助设计的夹芯注塑成型可视化分析

为优化交换器夹芯注塑成型工艺,提升交换器结构的应力效果,保证交换器质量,对基于计算机辅助设计的夹芯注塑成型可视化分析进行研究。以ABS作为交换器夹芯注塑材料,结合交换器塑件的结构特点,基于Pro/E软件设计交换器夹芯注塑成型模具,将模具注塑成型工艺参数输入卷积神经网络模型,预测交换器夹芯注塑成型翘曲结果,以最小翘曲结果为目标函数,经遗传算法获取最优注塑成型工艺参数。将Pro/E软件设计的交换器夹芯注塑模具和求解获取的最优注塑成型工艺参数输入Moldflow平台,实现交换器夹芯注塑过程中工艺仿真以及可视化分析。结果表明：当模具温度为65℃、熔体温度为240℃、保压压力65 MPa、保压时间为6 s、充模流速为159 cm³/s时,交换器夹芯注塑成型产生的翘曲变形结果最低,为0.722 mm。交换器夹芯注塑内部流场的熔体流速均在80～100μm/ms范围内,平衡程度较好。采用优化后的工艺参数完成交换器夹芯注塑成型,可提升交换器的受力能力。     

顺序共注射成型工艺参数对iPP制品柱晶生成的影响

采用偏光显微镜观察共注射成型制备的等规聚丙烯夹芯制品不同位置处的微观形貌,特别是不同成型工艺条件下复杂温度场和剪切场形成的柱状晶体结构。研究了芯层注射速度、芯层注射温度和延迟时间对选定位置(迟滞线位置处,芯层熔体流动前沿处)柱晶生成数量的影响。结果表明,芯层注射温度为190℃和延迟时间为5 s有利于柱晶的生成,芯层注射速度为20 mm/s时,迟滞线位置处柱晶的数量最多,而芯层熔体流动前沿位置处柱晶数量最少。