导　　师： 黄汉雄

学科专业： H0203

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 水辅助注塑利用高压水实现充模、保压和冷却，可以缩短成型周期、减小或消除制品翘曲与缩痕、节省原材料、降低成本，并且与气辅助注塑相比，可以成型壁厚更薄、表面更光滑的制品，因而已得到广泛重视。当前对水辅助注塑的研究还主要集中在工艺参数对制品水穿透长度和壁厚的影响上，对水穿透熔体的机理研究不多。鉴于此，本文分别从熔体流动的踪迹、水/熔体界面的运动演变、制品内径的变化和共混物分散相形态的演变四个方面，对水辅助注塑的水辅助熔体充模流动机理进行研究。
　　 为了研究水辅助注塑过程中水作用下的熔体充模流动的流痕，本文研制了水辅助熔体充模仿真装置。通过改变工艺参数，利用示踪技术得到了熔体的流动踪迹，研究了熔体的流动历程和运动特征。研究表明：注水压力较小，水对熔体的拖动作用小，模壁附近熔体流速为负值，出现回流；注水压力大，流速为线性分布，回流现象消失。注水延迟时间短，熔体回流靠近模壁，增加注水延迟时间，回流靠近水道。熔体温度低，模壁附近的熔体流动性差。喷嘴周围高黏度熔体的流阻大于增加熔体量形成的流阻。二次穿透时，水前缘熔体出现喷泉流。
　　 为了研究水/熔体界面的运动过程，本文构建了水辅助注塑可视化系统。通过改变工艺参数和模腔形状，观察了熔体和水在变截面和弯道模腔中的流动状况，对水辅助注塑充模过程中水/熔体界面的运动过程进行了分析和研究。喷嘴启动瞬间水穿透熔体的过程是水射流穿透。水穿透熔体的方式有三种：侧穿透、中间小截面穿透和完整穿透。水在弯道穿透的过程中，水前缘凸起逐渐移到内侧；离开弯道后，水前缘逐渐扩展，凸起逐渐移至前缘中间。当熔体温度较低时，水前缘熔体的惯性力增大，产生“折线”水道。延迟时间长，水更趋向模腔中心穿透，穿透速度波动小。
　　 针对水辅助注塑弯管时，水沿弯曲段内侧穿透导致内径和壁厚偏差率有很大的变化，本文通过改变工艺参数，对弯管内径和壁厚偏差率的变化进行了研究，对水在弯管的穿透机理进行了分析。缩短注水延迟时间、提高注水压力，制品内径增大；提高模具温度，由水辅助熔体填充的管段内径有所减小；熔体温度越高，弯管内径的增减幅度越大。注水延迟时间、注水压力、熔体温度、熔体注射量和模具温度的变化对制品壁厚偏差率有影响。弯径比和弯转角增大，壁厚偏差率增大。
　　 为了进一步研究水辅助注塑过程中聚合物的流动机理以及工艺参数对流动的影响，本文以聚丙烯/尼龙6（PP/PA6）共混物为研究对象，分析了工艺参数对PA6分散相形态的影响，研究了分散相形态的演变机理，以及水的穿透机理和熔体的流动机理。提高注水压力，浇口端的分散相发生碰撞聚集而粗大，弯曲段内壁熔体的拉伸和剪切流动增强。提高熔体温度，分散相在拉伸和剪切流动作用下破裂而变小，弯曲段模壁附近熔体的剪切流动减弱。增加注水延迟时间，弯曲段内壁的强剪切流动区由模壁边向水道边移动，外壁熔体的剪切流动减弱。

关 键 词： 水辅助注塑 水辅助熔体 充模流动机理 示踪技术 可视化系统 分散相形态

分 类 号： [TQ320.662 TP391.41]

领　　域： [化学工程] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]