基于注塑裝備的聚合物PVT關(guān)系測控技術(shù)的研究.pdf

1、聚合物的PVT(壓力-比容-溫度)關(guān)系是進(jìn)行制品注塑成型流動(dòng)分析、注塑成型制品模具設(shè)計(jì)和注塑成型過程控制及工藝分析的主要依據(jù)，其在聚合物加工成型領(lǐng)域尤其是精密注塑成型領(lǐng)域的作用日趨重要。本文首先研制了聚合物PVT關(guān)系在線測試實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提出了一種基于注塑裝備的聚合物PVT關(guān)系在線測試技術(shù)，測試了多種聚合物材料的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)；其次利用聚合物PVT狀態(tài)方程非線性回歸和擬合了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了相應(yīng)的狀態(tài)方程參數(shù)，豐富了多種聚合物材料的PVT關(guān)系

2、數(shù)據(jù)庫；最后研究提出了一種基于注塑裝備的聚合物PVT關(guān)系在線控制技術(shù)，開發(fā)了多種注塑成型過程控制技術(shù)，在提高注塑成型制品質(zhì)量和重復(fù)精度方面，通過實(shí)驗(yàn)證明了該控制技術(shù)的有效性。主要工作如下：
　　 1.研制了聚合物PVT在線測試實(shí)驗(yàn)設(shè)備，研發(fā)了一種新的基于注塑裝備的聚合物PVT關(guān)系在線測試技術(shù)。這種新的測試技術(shù)可以利用注塑成型裝備直接獲得模具型腔中聚合物的PVT數(shù)據(jù)，測試溫度為常溫～160℃，測試壓力范圍為常壓～200MPa，加熱

3、速度可達(dá)15℃/min，測試精度在0.3％以內(nèi)。由于測試條件貼近工業(yè)加工條件，因此得到的數(shù)據(jù)反映了在注塑成型工藝條件下聚合物的PVT關(guān)系。
　　 利用初期的聚合物PVT關(guān)系在線測試設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了這種新的在線測試技術(shù)的可行性，得到了不同種類聚合物(無定形聚合物ABS、PS，半結(jié)晶型聚合物L(fēng)DPE、PP、PA6)的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)。以初期的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為基礎(chǔ)改進(jìn)了測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能，研發(fā)了新的測試設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在溫度測試范

4、圍和密封性方面新測試設(shè)備的優(yōu)越性，得到了多種不同牌號的PP、21％滑石粉填充PP和33％玻璃纖維填充PA66的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)。同時(shí)，分析討論了該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，研究了測試樣品形狀要求、填加劑對聚合物PVT關(guān)系的影響規(guī)律，分析了同種類不同牌號的聚合物PVT關(guān)系、測試方法、過程和條件的影響等。
　　 2.以聚合物PVT關(guān)系在線測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用修正的雙域Tait狀態(tài)方程處理了測試得到ABS、PS、LDPE、PP、PA6、PA66等聚

5、合物的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)；得到了狀態(tài)方程的相關(guān)參數(shù)值和聚合物PVT關(guān)系擬合數(shù)據(jù)，豐富了聚合物材料的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)庫，豐富了我國在此領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源，為開發(fā)我國注塑成型CAE數(shù)值模擬軟件提供了數(shù)據(jù)支撐。
　　 提出了一種新的聚合物PVT狀態(tài)方程，即修正的雙域Spencer狀態(tài)方程，相對于Spencer狀態(tài)方程，其可以更加準(zhǔn)確的描述無定形聚合物的PVT關(guān)系；相對于其他通過經(jīng)驗(yàn)方法建立的狀態(tài)方程，應(yīng)用起來則更加簡單方便。
　　 利用

6、兩種不同的測試方法得到的聚合物PVT關(guān)系數(shù)據(jù)，結(jié)合修正的雙域Tait狀態(tài)方程，數(shù)值模擬了注塑成型過程。比較實(shí)驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用在線測試技術(shù)得到的PVT關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析得到的制品收縮和翹曲結(jié)果都更接近實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步證明了聚合物PVT關(guān)系在線測試技術(shù)的優(yōu)越性。
　　 3.以注塑成型過程控制技術(shù)為基礎(chǔ)，提出了基于注塑裝備的聚合物PVT關(guān)系控制技術(shù)原理，開發(fā)了一系列新的注塑成型過程控制技術(shù)，包括：熔體壓力V/P轉(zhuǎn)壓、熔體溫

7、度V/P轉(zhuǎn)壓、保壓結(jié)束點(diǎn)熔體壓力控制、保壓結(jié)束點(diǎn)熔體溫度控制、聚合物PVT關(guān)系在線控制技術(shù)——保壓過程熔體溫度控制、多參數(shù)組合式控制。進(jìn)行了一系列工藝實(shí)驗(yàn)，研究了模具溫度、傳感器位置、參數(shù)設(shè)置及其影響，研究了新的注塑成型過程控制技術(shù)的特點(diǎn)和工藝性能。實(shí)驗(yàn)研究表明，新的控制技術(shù)不同程度地提高了制品質(zhì)量和重復(fù)精度。聚合物PVT關(guān)系在線控制技術(shù)，能夠在不控制模具溫度的條件下，將常規(guī)控制技術(shù)得到的制品質(zhì)量重復(fù)精度0.19683％提高到0.054