改善微孔發(fā)泡注塑成型制品表面質(zhì)量的研究.pdf

1、近年來(lái)隨著石油價(jià)格的不斷上漲，聚合物樹脂的價(jià)格也不斷增長(zhǎng)。通過(guò)新型加工工藝來(lái)減少塑料用量并能保證塑料制品的質(zhì)量是近來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn),微孔發(fā)泡技術(shù)就是在這個(gè)背景下產(chǎn)生的。微孔發(fā)泡成型技術(shù)不僅能減小熔融物料黏度，降低加工溫度，減小加工周期和保壓壓力，而且能消除制品縮痕，減小制品重量、收縮和尺寸變化。由于微孔發(fā)泡成型的塑料制品有諸多的優(yōu)點(diǎn)，因此其被廣泛地應(yīng)用在家用電器、航空航天、汽車等領(lǐng)域中。但是微孔發(fā)泡注塑制品存在著一些表面質(zhì)量問(wèn)題，從而制

2、約著微發(fā)泡技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。這些表面問(wèn)題包括漩渦狀流痕、銀紋、表面起泡以及表面粗糙度大等。本文主要研究了工藝參數(shù)對(duì)微孔發(fā)泡制品表面粗糙度的影響。結(jié)合經(jīng)典成核理論的改進(jìn)模型、微孔長(zhǎng)大數(shù)學(xué)模型和本文提出的表面粗糙度模型，來(lái)求解微孔發(fā)泡制品表面粗糙度值。在求解的過(guò)程中用到了MOLDFLOW來(lái)分析物料的填充過(guò)程，用MATLAB來(lái)求解模型，用田口實(shí)驗(yàn)方法對(duì)微孔發(fā)泡的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)線性回歸擬合建立成型工藝與微孔注塑制品表面粗糙度之間關(guān)系

3、的數(shù)學(xué)模型。
　　在經(jīng)典成核理論的基礎(chǔ)上，考慮了超臨界氣體對(duì)聚合物熔體自由能的影響，建立了聚合物熔體和超臨界氣體二元體系模型，根據(jù)單位摩爾體系中質(zhì)量守恒，以及熱化學(xué)勢(shì)的計(jì)算模型，建立了聚合物熔體的自由能改變數(shù)學(xué)模型；同樣考慮了聚合物和超臨界氣體兩相表面能與純聚合物表面能的差別，利用混合熔體中的氣體重量分?jǐn)?shù)，建立了混合物的表面能計(jì)算模型。通過(guò)這兩者對(duì)經(jīng)典成核理論進(jìn)行了修正，提出了新的微孔發(fā)泡注塑成核理論模型。用新的成核理論模型求解了

4、PC/N2體系的成核密度和成核臨界泡孔大小。
　　在MOLDFLOW中建立平板注塑件模型，將改進(jìn)成核理論計(jì)算得到的泡核密度作為邊界條件進(jìn)行模擬分析，得到了在注塑過(guò)程中的熔料填充時(shí)間和流動(dòng)前沿處的溫度，并分別在兩個(gè)結(jié)果中取出參考點(diǎn)處的值作為后面泡孔長(zhǎng)大計(jì)算的邊界條件。
　　采用Amon和Denson提出的泡孔模型，推導(dǎo)泡孔長(zhǎng)大的方程。泡孔長(zhǎng)大的機(jī)理可以分為下面兩部分：流體動(dòng)力學(xué)控制的長(zhǎng)大和擴(kuò)散控制的長(zhǎng)大。并將兩個(gè)控制泡孔長(zhǎng)大的

5、方程進(jìn)行簡(jiǎn)化得到最終泡孔長(zhǎng)大模型。將前面計(jì)算得到的參考點(diǎn)處的流動(dòng)前沿溫度、填充時(shí)間和臨界泡孔大小作為泡孔長(zhǎng)大的邊界條件來(lái)計(jì)算制品表面參考點(diǎn)處的泡孔大小。
　　參考粗糙度的表達(dá)方式，建立表面粗糙度表達(dá)的數(shù)學(xué)模型。將前面計(jì)算得到的制品表面參考點(diǎn)處的泡孔大小轉(zhuǎn)換成表面粗糙度值，與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。模擬得到的表面粗糙度值為Raμ=23.61m，實(shí)驗(yàn)得到的表面粗糙度值為Raμ=26m。因此可以認(rèn)為本文研究方法能夠比較好地反映實(shí)際加工