短玻璃纖維增強塑料快速熱循環(huán)注塑成型工藝研究.pdf

1、快速熱循環(huán)注塑成型技術(shù)(Rapid Heating Cycle Molding，RHCM)是一種動態(tài)模溫控制技術(shù)，在塑料熔體注射之前保持較高的模具溫度，使熔體在高模溫狀態(tài)下注塑成型，提高其流動性和充模能力，保壓階段后期采用冷卻介質(zhì)快速降低塑件的溫度，保證成型效率。
　　 纖維增強復(fù)合材料注塑制品比單一聚合物注塑產(chǎn)品具有更加優(yōu)良的機械性能和熱性能，其使用價值越來越受到人們的重視。而在常規(guī)的注塑成型中，由于短纖維增強復(fù)合材料熔體內(nèi)部

2、纖維流動過程的復(fù)雜性，容易出現(xiàn)纖維取向不均、表面纖維浮出、制件各向異性等缺陷，制約了纖維增強復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用。短玻璃纖維增強塑料快速熱循環(huán)注塑成型技術(shù)可獲得高質(zhì)量的纖維增強塑件，但國內(nèi)外對其成型過程中的纖維取向、熔接痕形貌、表面浮纖等的變化規(guī)律缺乏研究，為此，本文對短玻璃纖維增強塑料快速熱循環(huán)注塑成型工藝進行了較為深入系統(tǒng)的研究，為該成型技術(shù)的工程應(yīng)用奠定了一定的理論基礎(chǔ)，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　 本文根據(jù)快

3、速熱循環(huán)注塑成型技術(shù)的工藝原理和特點，介紹了本文作者所在課題組自主研發(fā)設(shè)計的電加熱式快速熱循環(huán)注塑成型生產(chǎn)線，詳細闡述了生產(chǎn)線中各工作系統(tǒng)（包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、模溫控制器、壓縮空氣源、監(jiān)控界面和注塑機）的工作原理、工作過程、作用以及相互間的信號傳遞方式等。提出了電熱式RHCM注塑模具的關(guān)鍵部位設(shè)計方法，如澆口的形式、溫度傳感器的位置等。并提出和比較了兩種模具形式，即電加熱元件和冷卻管道共存于型腔板，和電加熱元件設(shè)置在型腔板而冷卻管道

4、排放在一獨立冷卻板中。
　　 根據(jù)快速熱循環(huán)注塑工藝要求和ASTM試驗標(biāo)準，設(shè)計了同時包含標(biāo)準沖擊、彎曲和沖擊實驗試樣的注塑件模型;為研究兩股熔體相遇時的熔接情況，將每種模型設(shè)計成單澆口和雙澆口注塑成型兩組，得到了所需實驗試樣的電加熱快速熱循環(huán)注塑成型模具;以用途較為廣泛的纖維增強ABS和纖維增強PP為例，在不同模具加熱時間條件下分別對其進行RHCM注塑成型，得到了短玻璃纖維增強復(fù)合材料成型標(biāo)準試樣。
　　 應(yīng)用料流分析

5、軟件Moldflow對不同模具溫度下的短玻纖維增強復(fù)合材料的快速熱循環(huán)注塑成型過程進行了數(shù)值模擬，通過對模型內(nèi)部的纖維取向情況的分析，提出了在試樣厚度方向的表層-剪切層-中心層-剪切層-表層的分層結(jié)構(gòu)模型，從溫度和受力兩方面解釋了層狀結(jié)構(gòu)的成因;定量的對比分析了不同溫度下試樣的纖維取向張量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度升高到一定程度，纖維取向程度明顯下降;分析還發(fā)現(xiàn)不同模具溫度下成型的試樣內(nèi)部纖維取向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)中各層的厚度存在差別，對這種現(xiàn)象作了合理的解釋