水輔助注射成型工藝及制品性能研究.pdf

1、水輔注射成型技術(shù)是在常規(guī)注射成型技術(shù)和氣體輔助注射成型技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新技術(shù)。由于水的不可壓縮性，以及水的熱傳導(dǎo)率是氮氣的40倍，熱容是氮氣的4倍，使得水輔注射成型的成型周期大大縮短，生產(chǎn)成本顯著減少。因此，水輔注射成型具有很大的發(fā)展空間和廣闊的應(yīng)用前景，但目前關(guān)于水輔注射的系統(tǒng)研究還較少。
　　 本文通過建立理論模型和實驗驗證來研究水輔注射成型中水的穿透長度和制件殘余壁厚與加工工藝的關(guān)系以及水輔成型過程中溫度、注射壓

2、力等對制件的結(jié)晶形態(tài)的影響規(guī)律。
　　 主要工作包括以下幾個方面：
　　 1.應(yīng)用無量綱方法建立了黏性可壓縮非牛頓熔體在水輔成型二次穿透中的控制方程，導(dǎo)出了求解壓力場的變分方程和速度場的計算公式。應(yīng)用分部積分和力學(xué)基本原理導(dǎo)出了二次穿透速度的計算公式，描述了穿透速度與注水壓力、熔體密度、黏度、穿透長度及穿透半徑之間的關(guān)系，開發(fā)了模擬程序。
　　 2.通過實驗分析了熔體溫度、熔體注射壓力、注水壓力、注水延遲時間、保

3、壓時間、熔體注射量等工藝參數(shù)對水輔成型制件殘余壁厚以及水的穿透長度的影響。結(jié)果表明：工藝參數(shù)決定了制品的殘余壁厚和水的穿透長度。升高聚合物熔體溫度會減小殘余壁厚和水的穿透長度；增加熔體的注射壓力也會減小水的穿透長度；增加水的注水壓力則會增加制品的殘余壁厚和水的穿透長度；增加水的注水延遲時間將會增加水的穿透長度；增加水的保壓時間就增加了水的穿透長度。
　　 3.采用偏光顯微鏡(PLM)研究了水輔注射成型的聚丙烯(PP)制品的內(nèi)部結(jié)

4、晶形態(tài)，分析了結(jié)晶形態(tài)的形成機理，并與CIM成型的制件進行比較。實驗結(jié)果表明：在水輔成型制件的壁厚方向按照材料結(jié)晶形態(tài)的規(guī)律可以分為內(nèi)表層、中芯層和外表層。內(nèi)表層晶體結(jié)構(gòu)的特點具體表現(xiàn)為緊挨制品壁內(nèi)表面區(qū)域均呈現(xiàn)致密的小球晶結(jié)構(gòu)，其他區(qū)域呈現(xiàn)直徑稍大且形狀不規(guī)則的球晶結(jié)構(gòu)。中芯層晶體結(jié)構(gòu)以無序排列的球晶為主，而且球晶生長充分，直徑較大，晶區(qū)與非晶區(qū)區(qū)別明顯。外表層的晶體結(jié)構(gòu)共同特點是緊挨制品壁外表面區(qū)域(0～50μm)與緊挨制品壁內(nèi)表面