微細(xì)發(fā)泡注塑成型制品表面質(zhì)量改善的研究.pdf

1、超臨界氣體（SCF）在微細(xì)發(fā)泡注塑成型過程中集聚于制品表面，是導(dǎo)致微細(xì)發(fā)泡注塑制品表面質(zhì)量差的主要誘因。一般大尺寸的表面缺陷,如表面微泡、吹破等,被認(rèn)為是在制品局部位置的工藝條件不當(dāng)所引起的，可以通過改善模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)SCF含量等進(jìn)行消除。小尺寸的表面缺陷，如渦流痕和銀紋，導(dǎo)致表面粗糙度較大，且這些表面缺陷由于設(shè)備和工藝原因很難消除甚至不能消除，使得微細(xì)發(fā)泡注塑成型工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)法被應(yīng)用在外觀質(zhì)量要求比較高的領(lǐng)域。前人通過數(shù)值計(jì)

2、算和有限元模擬,用不同的注塑工藝參數(shù)成功的研究了單個(gè)微泡和表面粗糙度的關(guān)系。雖然根據(jù)MOLDFLOW和泡孔長(zhǎng)大模型建立的數(shù)學(xué)模型可以推算出單個(gè)微泡的大小，從而計(jì)算得到表面粗糙度Ra，但是單個(gè)微泡在非牛頓流體中的運(yùn)動(dòng)受到各種力的影響，主要是外界壓力、剪切應(yīng)力、粘性阻力、低密度引起的上升力等，會(huì)產(chǎn)生破裂和聚集合并現(xiàn)象并產(chǎn)生微泡群。由于微泡群的存在使得數(shù)學(xué)模型無(wú)法精確地計(jì)算出表面粗糙度，所以研究單個(gè)微泡的長(zhǎng)大很難定量的指導(dǎo)和對(duì)比實(shí)際產(chǎn)品的制造

3、。因此，本文為了研究如何改善制品表面質(zhì)量做了以下工作。
　　首先，本文基于微細(xì)發(fā)泡成型工藝中的剪切應(yīng)力成核研究分析，認(rèn)為剪切應(yīng)力是促使微泡成核長(zhǎng)大的主要驅(qū)動(dòng)力之一，也是導(dǎo)致微泡破裂的主要原因之一。通過Taylor泡孔形變理論可知，當(dāng)微泡黏度和熔體黏度的比值趨向于零的時(shí)刻(該過程就是熔體從表層向內(nèi)慢慢凍結(jié))，臨界破裂無(wú)量綱系數(shù)為常數(shù)。而當(dāng)壁面剪切應(yīng)力增大時(shí)，凍結(jié)層附近的大微泡由于滿足臨界破裂條件，會(huì)快速分裂成更小的微泡從而降低了表面

4、粗糙度。區(qū)別于傳統(tǒng)注塑成型工藝，微細(xì)發(fā)泡注塑成型工藝的剪切應(yīng)力和表面粗糙度在低雷諾數(shù)流場(chǎng)下會(huì)呈現(xiàn)某種趨勢(shì)相反的關(guān)系，即微泡大小隨著剪切應(yīng)力的增加而變小。因此，本文通過有限元仿真模擬軟件作為工具，通過田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來分析工藝參數(shù)對(duì)壁面剪切應(yīng)力的影響，從而可以得到微細(xì)發(fā)泡注塑成型工藝和壁面剪切應(yīng)力的關(guān)系。
　　然后，為了提高微細(xì)發(fā)泡注塑成型制品的表面質(zhì)量，根據(jù)田口實(shí)驗(yàn)方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并完成實(shí)際注塑成型實(shí)驗(yàn)，并利用粗糙度測(cè)量?jī)x來表

5、征試樣的表面質(zhì)量。通過信噪比和方差分析方法，分析了模具溫度，熔融溫度，注射速率，預(yù)充填量，氣體濃度對(duì)制品表面質(zhì)量的影響。從而揭示了工藝參數(shù)與表面粗糙度的關(guān)系，從而得到了壁面剪切應(yīng)力和表面粗糙度的趨勢(shì)對(duì)比。
　　最后，根據(jù)工藝參數(shù)和表面粗糙度的關(guān)系，得出優(yōu)化工藝組合。再采用粗糙度測(cè)量?jī)x對(duì)優(yōu)化前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣進(jìn)行表征對(duì)比，并采用掃描電鏡表征田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最優(yōu)、最差、優(yōu)化工藝后試樣的剖面特征。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了田口實(shí)驗(yàn)方法可以有效的優(yōu)化微