透明注塑件殘余應(yīng)力與光學(xué)性能的研究.pdf

1、透明注塑件因其優(yōu)異的性價(jià)比得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是殘余應(yīng)力的存在嚴(yán)重的影響了它的使用性能，特別是機(jī)械性能和光學(xué)性能。本文重點(diǎn)研究了透明注塑制品的殘余應(yīng)力和光學(xué)性能。 在注塑過程中，復(fù)雜的熱力過程形成了殘余應(yīng)力，通常認(rèn)為殘余應(yīng)力包括熱應(yīng)力與流動(dòng)應(yīng)力兩部分。但目前對殘余應(yīng)力的產(chǎn)生、發(fā)展及相互作用仍未完全明晰，通常是將殘余流動(dòng)應(yīng)力與殘余熱應(yīng)力分開處理，然后簡單進(jìn)行線性疊加。本文嘗試用實(shí)驗(yàn)方法并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)研究殘余應(yīng)力的分布和量化

2、方法，以期對工程實(shí)踐和理論研究有所貢獻(xiàn)。 光彈實(shí)驗(yàn)法是無損傷測量無定型材料殘余應(yīng)力的有效方法。本文用光彈法測量了一系列從薄到厚的聚碳酸酯PC平板注塑件，發(fā)現(xiàn)隨著產(chǎn)品厚度的增加，殘余應(yīng)力的分布形態(tài)呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化： 1.當(dāng)平板厚度小于某一數(shù)值時(shí)，殘余應(yīng)力沿熔體充填方向排布發(fā)展；2.當(dāng)厚度大于某一數(shù)值時(shí)，殘余應(yīng)力環(huán)繞產(chǎn)品形狀排布發(fā)展： 3.當(dāng)厚度介于兩個(gè)臨界值之間時(shí)，殘余應(yīng)力的分布同時(shí)存在上述兩種趨勢； 4

3、.殘余應(yīng)力分布形態(tài)發(fā)生變化時(shí)的厚度l臨界值與注塑材料有關(guān)，即殘余應(yīng)力的分布形態(tài)和構(gòu)成是由產(chǎn)品的材料和厚度決定的。 采用數(shù)值模擬方法探討了產(chǎn)生此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，并提出如下假定：對于薄壁制品，主要為流動(dòng)殘余應(yīng)力；對于厚壁制品，主要為熱殘余應(yīng)力。 另外，論文還考察了兩種模擬軟件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合程度以及成型條件對不同材料的制品殘余應(yīng)力大小的影響。 透光率和霧度是表征透明產(chǎn)品光學(xué)性能的常用指標(biāo)。本文研究了成型條件對光學(xué)性能

4、的影響，發(fā)現(xiàn)了光學(xué)性能和殘余應(yīng)力的關(guān)系。 通過測量聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS平板不同成型條件下，制品上靠近澆口、產(chǎn)品中部和充填末端三個(gè)典型位置的透光率和霧度，發(fā)現(xiàn)： 1.透光率基本上是材料固有的性能，與成型條件和產(chǎn)品上的位置關(guān)系不大。三種常用透明塑料透光率的大小順序：PMMA>PS>PC． 2.霧度受到成型條件和位置的顯著影響，但透明注塑件光學(xué)性能的大小隨成型條件的變化對于產(chǎn)品是整體的，各位置一致。 3．

5、研究表明：同一制品殘余應(yīng)力的分布與光學(xué)性能的關(guān)系密切，光學(xué)性能受到殘余應(yīng)力很大的影響。殘余應(yīng)力大的位置則光學(xué)性能差，反之亦然。 4．歸納出成型條件對不同材料注塑件光學(xué)性能的影響。對于PC平板，光學(xué)性能敏感的工藝參數(shù)依次為模具溫度、注射壓力、冷卻時(shí)間、熔體溫度、保壓壓力、注射時(shí)間、保壓時(shí)間。對于PS平板，實(shí)驗(yàn)考慮的三個(gè)因素熔體溫度、保壓壓力和注射速率都對光學(xué)性能有較大的影響。 5．基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出光學(xué)制品注塑工藝的設(shè)置要