微細發(fā)泡注塑成型制品表面質量改善的研究.pdf

1、超臨界氣體（SCF）在微細發(fā)泡注塑成型過程中集聚于制品表面，是導致微細發(fā)泡注塑制品表面質量差的主要誘因。一般大尺寸的表面缺陷,如表面微泡、吹破等,被認為是在制品局部位置的工藝條件不當所引起的，可以通過改善模具結構設計、調節(jié)SCF含量等進行消除。小尺寸的表面缺陷，如渦流痕和銀紋，導致表面粗糙度較大，且這些表面缺陷由于設備和工藝原因很難消除甚至不能消除，使得微細發(fā)泡注塑成型工藝所生產的產品無法被應用在外觀質量要求比較高的領域。前人通過數值計

2、算和有限元模擬,用不同的注塑工藝參數成功的研究了單個微泡和表面粗糙度的關系。雖然根據MOLDFLOW和泡孔長大模型建立的數學模型可以推算出單個微泡的大小，從而計算得到表面粗糙度Ra，但是單個微泡在非牛頓流體中的運動受到各種力的影響，主要是外界壓力、剪切應力、粘性阻力、低密度引起的上升力等，會產生破裂和聚集合并現象并產生微泡群。由于微泡群的存在使得數學模型無法精確地計算出表面粗糙度，所以研究單個微泡的長大很難定量的指導和對比實際產品的制造

3、。因此，本文為了研究如何改善制品表面質量做了以下工作。
　　首先，本文基于微細發(fā)泡成型工藝中的剪切應力成核研究分析，認為剪切應力是促使微泡成核長大的主要驅動力之一，也是導致微泡破裂的主要原因之一。通過Taylor泡孔形變理論可知，當微泡黏度和熔體黏度的比值趨向于零的時刻(該過程就是熔體從表層向內慢慢凍結)，臨界破裂無量綱系數為常數。而當壁面剪切應力增大時，凍結層附近的大微泡由于滿足臨界破裂條件，會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，微細發(fā)泡注塑成型工藝的剪切應力和表面粗糙度在低雷諾數流場下會呈現某種趨勢相反的關系，即微泡大小隨著剪切應力的增加而變小。因此，本文通過有限元仿真模擬軟件作為工具，通過田口實驗設計方法來分析工藝參數對壁面剪切應力的影響，從而可以得到微細發(fā)泡注塑成型工藝和壁面剪切應力的關系。
　　然后，為了提高微細發(fā)泡注塑成型制品的表面質量，根據田口實驗方法來進行實驗設計，并完成實際注塑成型實驗，并利用粗糙度測量儀來表

5、征試樣的表面質量。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，預充填量，氣體濃度對制品表面質量的影響。從而揭示了工藝參數與表面粗糙度的關系，從而得到了壁面剪切應力和表面粗糙度的趨勢對比。
　　最后，根據工藝參數和表面粗糙度的關系，得出優(yōu)化工藝組合。再采用粗糙度測量儀對優(yōu)化前后的實驗結果試樣進行表征對比，并采用掃描電鏡表征田口實驗設計的最優(yōu)、最差、優(yōu)化工藝后試樣的剖面特征。試驗結果驗證了田口實驗方法可以有效的優(yōu)化微