微孔發(fā)泡注塑制品表面泡孔剪切形變與表面質(zhì)量的關(guān)系研究.pdf

1、微孔發(fā)泡注塑成型制品的表面缺陷是制約微孔發(fā)泡注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍的主要瓶頸。根據(jù)前人的研究結(jié)果，微孔發(fā)泡注塑成型制品的表面缺陷大致分為兩大類：一類是尺寸較大的表面缺陷如表面氣泡、表面吹破；另一類是尺寸較小的表面缺陷如銀紋、渦流痕。已有研究表明，寸尺較大的表面缺陷的形成原因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)不當(dāng)或模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)造成，可以通過調(diào)節(jié)工藝設(shè)置及改善模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行消除。而尺寸較小的表面缺陷,即銀紋與渦流痕，則很難通過工藝調(diào)節(jié)、改善模具設(shè)計(jì)等方法來完

2、全消除。學(xué)者們對銀紋與渦流痕做了大量的研究，結(jié)合新型工藝如氣體保壓法、快速熱循環(huán)模具法，提出了很多改善制品表面質(zhì)量的方法。然而目前尚無明確研究表明微孔發(fā)泡注塑成型制品表面缺陷的控制機(jī)理。根據(jù)表面缺陷是氣泡在制品表面形變破裂后留下的痕跡的事實(shí)，對微孔在制品表面的破裂行為是本文研究的重點(diǎn)。同時，考慮到剪切流場會導(dǎo)致微孔的形變及破裂，在泡孔成核長大過程中考慮動態(tài)條件下剪切流場的作用也顯得十分必要。
　　通常在填充過程中，注塑流場中剪切應(yīng)

3、力隨著時間的增長逐漸降低，聚合物熔體的粘度隨著時間的增長而增大。結(jié)合泡孔破裂的數(shù)學(xué)模型，在聚合物熔體剛填充型腔時，泡孔具有最大的破裂條件。因此本文著重分析了填充過程中流動前沿聚合物熔體內(nèi)壁面泡孔的破裂情況。首先，本文基于Taylor泡孔形變理論，建立了泡孔在制品表面破裂的數(shù)學(xué)模型。以有限元仿真模擬作為工具，通過設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，分析了填充過程中工藝參數(shù)對流動前沿剪切流場的影響，并以MATLAB作為計(jì)算工具，計(jì)算得到不同流場下泡孔臨界破裂尺寸

4、。這將為分析泡孔破裂情況以及剪切流場與表面質(zhì)量之間的關(guān)系奠定理論基礎(chǔ)。
　　然后，以粗糙度表征制品的表面質(zhì)量，對制品表面粗糙度進(jìn)行測量。再根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及已經(jīng)計(jì)算獲得的泡孔臨界破裂尺寸，分析了工藝參數(shù)對表面粗糙度的影響以及表面粗糙度與泡孔臨界破裂尺寸的關(guān)系。結(jié)果表明，泡孔在制品表面的臨界破裂半徑與表面粗糙度處于同一數(shù)量級，并且兩者在一定程度上呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。因此，結(jié)合前面對剪切流場以及泡孔臨界破裂尺寸分析，建立了成型工藝參數(shù)、泡

5、孔在制品表面的破裂情況以及表面質(zhì)量三者之間的關(guān)系。
　　最后，總結(jié)以上研究成果可以得出，改善微孔發(fā)泡注塑成型制品表面質(zhì)量可以從兩方面入手：一方面是通過控制泡孔在壁面處的長大條件、縮短泡孔長大時間等減小壁面處泡孔尺寸，從而達(dá)到提高降低表面粗糙度，提高表面質(zhì)量的效果；另一方面是通過工藝控制氣泡長大過程中的動態(tài)環(huán)境，使得壁面氣泡在流場中更容易破裂為尺寸更小的泡孔，從而提高制品的表面質(zhì)量。該理論基礎(chǔ)也良好地說明了 GCP、RHCM等改善微