透明注塑件殘余應力與光學性能的研究.pdf

1、透明注塑件因其優(yōu)異的性價比得到越來越廣泛的應用，但是殘余應力的存在嚴重的影響了它的使用性能，特別是機械性能和光學性能。本文重點研究了透明注塑制品的殘余應力和光學性能。 在注塑過程中，復雜的熱力過程形成了殘余應力，通常認為殘余應力包括熱應力與流動應力兩部分。但目前對殘余應力的產(chǎn)生、發(fā)展及相互作用仍未完全明晰，通常是將殘余流動應力與殘余熱應力分開處理，然后簡單進行線性疊加。本文嘗試用實驗方法并結(jié)合數(shù)值模擬技術研究殘余應力的分布和量化

2、方法，以期對工程實踐和理論研究有所貢獻。 光彈實驗法是無損傷測量無定型材料殘余應力的有效方法。本文用光彈法測量了一系列從薄到厚的聚碳酸酯PC平板注塑件，發(fā)現(xiàn)隨著產(chǎn)品厚度的增加，殘余應力的分布形態(tài)呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化： 1.當平板厚度小于某一數(shù)值時，殘余應力沿熔體充填方向排布發(fā)展；2.當厚度大于某一數(shù)值時，殘余應力環(huán)繞產(chǎn)品形狀排布發(fā)展： 3.當厚度介于兩個臨界值之間時，殘余應力的分布同時存在上述兩種趨勢； 4

3、.殘余應力分布形態(tài)發(fā)生變化時的厚度l臨界值與注塑材料有關，即殘余應力的分布形態(tài)和構(gòu)成是由產(chǎn)品的材料和厚度決定的。 采用數(shù)值模擬方法探討了產(chǎn)生此實驗現(xiàn)象的原因，并提出如下假定：對于薄壁制品，主要為流動殘余應力；對于厚壁制品，主要為熱殘余應力。 另外，論文還考察了兩種模擬軟件與實驗結(jié)果的吻合程度以及成型條件對不同材料的制品殘余應力大小的影響。 透光率和霧度是表征透明產(chǎn)品光學性能的常用指標。本文研究了成型條件對光學性能

4、的影響，發(fā)現(xiàn)了光學性能和殘余應力的關系。 通過測量聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS平板不同成型條件下，制品上靠近澆口、產(chǎn)品中部和充填末端三個典型位置的透光率和霧度，發(fā)現(xiàn)： 1.透光率基本上是材料固有的性能，與成型條件和產(chǎn)品上的位置關系不大。三種常用透明塑料透光率的大小順序：PMMA>PS>PC． 2.霧度受到成型條件和位置的顯著影響，但透明注塑件光學性能的大小隨成型條件的變化對于產(chǎn)品是整體的，各位置一致。 3．

5、研究表明：同一制品殘余應力的分布與光學性能的關系密切，光學性能受到殘余應力很大的影響。殘余應力大的位置則光學性能差，反之亦然。 4．歸納出成型條件對不同材料注塑件光學性能的影響。對于PC平板，光學性能敏感的工藝參數(shù)依次為模具溫度、注射壓力、冷卻時間、熔體溫度、保壓壓力、注射時間、保壓時間。對于PS平板，實驗考慮的三個因素熔體溫度、保壓壓力和注射速率都對光學性能有較大的影響。 5．基于實驗結(jié)果，提出光學制品注塑工藝的設置要