聚合物多輔多層共擠吹塑精密成型關(guān)鍵理論研究.pdf

1、為了滿足高新技術(shù)發(fā)展,塑料制品不斷向精密化方向發(fā)展。但由于聚合物黏彈特性與工藝參數(shù)波動的耦合作用,會產(chǎn)生離模膨脹波動,使得生產(chǎn)尺寸精確或形狀復(fù)雜的高精度復(fù)合塑料器件在工程上仍是一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。目前實(shí)現(xiàn)多層共擠吹塑精密成型技術(shù)關(guān)鍵是通過高精密的過程參數(shù)在線檢測裝置和閉環(huán)控制系統(tǒng),嚴(yán)格控制成型過程參數(shù)恒定,以消除型坯離模膨脹的波動,實(shí)現(xiàn)聚合物精密成型。但由于我國高精度塑料制品外形尺寸和壁厚在線檢測裝置研究的缺乏,使其成型精度仍不能滿足高檔精密

2、塑料制品擠吹成型的要求。為此,針對無高精度閉環(huán)控制系統(tǒng)環(huán)境下制品尺寸精密控制這一關(guān)鍵科學(xué)問題,開展多層共擠吹塑成型尺寸精密控制的關(guān)鍵理論研究,對于加快我國聚合物精密成型裝備的技術(shù)突破具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。本文在多層復(fù)合共擠吹塑型坯離模膨脹產(chǎn)生機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,突破采用高精度閉環(huán)控制系統(tǒng)的貫性思維,提出了通過氣輔滑移成型流動消除型坯離模膨脹以精密控制制品尺寸的創(chuàng)新研究思路,可在我國高精密在線檢測裝置研究缺乏背景下解決高檔精密制品尺

3、寸的精密控制問題。通過數(shù)值模擬,本文研究建立了聚合物氣輔多層共擠吹塑成型創(chuàng)新工藝的精密成型關(guān)鍵理論,為我國聚合物多層復(fù)合制品精密成型裝置和技術(shù)研究的突破奠定科學(xué)的理論基礎(chǔ)。主要取得如下成果:
　　 (1)基于聚合物多層復(fù)合吹塑成型的特點(diǎn)和聚合物流變學(xué)理論,經(jīng)合理假設(shè),建立了描述其成型過程的多因素相互作用的非等溫非穩(wěn)態(tài)多層共擠吹塑成型的機(jī)理理論模型和與之相適應(yīng)的高效穩(wěn)態(tài)有限元數(shù)值算法；
　　 (2)通過過程參數(shù)和聚合物流變

4、性能參數(shù)對聚合物多層共擠吹塑成型型坯離模膨脹影響研究結(jié)果的對比分析,提出了二次流動誘發(fā)型坯離模膨脹的科學(xué)假設(shè),型坯離模膨脹與口模出口處向外的二次流動強(qiáng)度成正比。
　　 (3)無高精度閉環(huán)控制系統(tǒng)環(huán)境下精密控制多層復(fù)合共擠吹塑成型尺寸的理論前提是消除成型過程中的二次流動,而成型流動由速度分布不均勻的剪切擠出成型流動轉(zhuǎn)化為速度均勻分布的柱塞擠出成型流動是消除二次流動的技術(shù)前提,氣輔多層共擠吹塑精密成型創(chuàng)新工藝是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)

5、；
　　 (4)氣輔多層共擠型坯精密成型的機(jī)理是氣輔多層共擠型坯精密成型工藝通過氣墊膜層的無粘著完全滑移作用,使多層共擠型坯成型流動由速度分布不均勻的剪切擠出成型流動轉(zhuǎn)化為速度均勻分布的柱塞擠出成型流動,使成型流動的剪切變形速率趨于為零,導(dǎo)致驅(qū)動誘發(fā)型坯成型二次流動的熔體第二法向應(yīng)力差趨于為零,最終使機(jī)頭口模出口處的二次流動消失,從而消除了型坯成型的離模膨脹,實(shí)現(xiàn)了氣輔多層共擠型坯精密成型；
　　 (5)研究建立了集型坯