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2007-11-28

聚合物新型注射成型方法――动态注射成型技术

注射成型是聚合物材料的主要加工方法之一,其生产效率高、能成型外形复杂、尺寸精确或带嵌件的注射制品,对各种聚合物材料的加工适应性强,因此得到了广泛应用。在聚合物注射加工成型领域中,近年来出现了很多新的加工成型技术和方法,其中将物理力学场作用于聚合物的动态成型技术(如电、磁、机械、声波)的引入和应用,是当今的热点课题研究之一。
  传统的注射成型方法加工的塑料制品(如汽车零件、齿轮等),往往容易出现各种缺陷(如缩孔、裂纹、翘曲、变形等),影响了制品的力学性能和外观质量,因而限制了制品的使用范围。随着工业技术的不断发展,对注射成型塑料制品质量的要求也越来越高(如轻量化、高强度、高性能等),传统的注射成型方法已不在适合。80年代初期,英国brunel大学材料系的bavis m 教授和allan p 博士率先开始研究在注射成型过程中的保压阶段引入振动技术,此后,人们开始展开了对动态注射成型的广泛、深入研究,其中j.p ibar在1998年对振动注射技术进行了详细的总结。国内近些年动态注射成型技术也得到了迅速发展,如华南理工大学、四川大学等高校的研究机构。
  动态注射成型技术按施加振动的方式可分为机械振动,波振动和气体振动注射成型。而机械振动在注射机上施加的部位很多,它是将振动产生的机械能作用于聚合物的成型过程。如通过模具的转动和振动将机械能引入到注射和保压阶段;在塑化料筒上开槽引入振动;通过油缸的活塞引入机械能,如推拉注射成型,多点进浇振动装置,动态保压注射成型装置等;螺杆加振,可将振动引入到整个成型过程。而波振动包括超声能、感应能、冲击能、磁场能,这些波能可以单独应用,也可采用合适的方式综合应用,其中超声波振动应用得较多。气体振动注射成型是在物料充模过程中向熔体内注入相对注射压力而言的低压气体,利用气体的压力实现保压补缩。
  在注塑成型中引入振动技术的实质是让聚合物熔体产生振动,借助于熔体的振动作用,改变熔体的流动状态,而聚合物熔体出现振动剪切流动,产生振动剪切取向和诱导作用,在冷却过程中,剪切取向被保持下来;由于振动的作用,产生了剪切热,从而延缓了制品中薄壁部分的冷却时间,使物料因冷却而收缩的空间在浇口封闭前能及时得到补充,从而提高了制品的综合性能。同时,熔体产生振动剪切场,聚合物剪切稀化,其表观黏度降低,充模阻力减小,剪切过程产生大量热能,因此,成型总能耗降低。
  动态注射成型过程中应用的振动技术多种多样,但是目前的研究主要集中于注射过程中的保压或注射等单一阶段采用机械振动方式,更多是试验研究,其设备由于生产效率低等原因,很难推向市场。而华南理工大学的发明的螺杆加振式注射机,在整个成型过程中施加振动,制品的成型周期短、性能优良,同时结构简单、体积小,能耗低,生产效率有了很大提高,是注射成型加工技术的重大突破。
 
  作者:王权


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