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2007-11-28

聚合物新型注射成型方法──動態注射成型技朮

注射成型是聚合物材料的主要加工方法之一,其生產效率高、能成型外形復雜、尺寸精確或帶嵌件的注射制品,對各種聚合物材料的加工適應性強,因此得到了廣泛應用。在聚合物注射加工成型領域中,近年來出現了很多新的加工成型技朮和方法,其中將物理力學場作用于聚合物的動態成型技朮(如電、磁、機械、聲波)的引入和應用,是當今的熱點課題研究之一。
  傳統的注射成型方法加工的塑料制品(如汽車零件、齒輪等),往往容易出現各種缺陷(如縮孔、裂紋、翹曲、變形等),影響了制品的力學性能和外觀質量,因而限制了制品的使用范圍。隨着工業技朮的不斷發展,對注射成型塑料制品質量的要求也越來越高(如輕量化、高強度、高性能等),傳統的注射成型方法已不在適合。80年代初期,英國brunel大學材料系的bavis m 教授和allan p 博士率先開始研究在注射成型過程中的保壓階段引入振動技朮,此后,人們開始展開了對動態注射成型的廣泛、深入研究,其中j.p ibar在1998年對振動注射技朮進行了詳細的總結。國內近些年動態注射成型技朮也得到了迅速發展,如華南理工大學、四川大學等高校的研究機搆。
  動態注射成型技朮按施加振動的方式可分為機械振動,波振動和氣體振動注射成型。而機械振動在注射機上施加的部位很多,它是將振動產生的機械能作用于聚合物的成型過程。如通過模具的轉動和振動將機械能引入到注射和保壓階段;在塑化料筒上開槽引入振動;通過油缸的活塞引入機械能,如推拉注射成型,多點進澆振動裝置,動態保壓注射成型裝置等;螺杆加振,可將振動引入到整個成型過程。而波振動包括超聲能、感應能、沖擊能、磁場能,這些波能可以單獨應用,也可釆用合適的方式綜合應用,其中超聲波振動應用得較多。氣體振動注射成型是在物料充模過程中向熔體內注入相對注射壓力而言的低壓氣體,利用氣體的壓力實現保壓補縮。
  在注塑成型中引入振動技朮的實質是讓聚合物熔體產生振動,借助于熔體的振動作用,改變熔體的流動狀態,而聚合物熔體出現振動剪切流動,產生振動剪切取向和誘導作用,在冷卻過程中,剪切取向被保持下來;由于振動的作用,產生了剪切熱,從而延緩了制品中薄壁部分的冷卻時間,使物料因冷卻而收縮的空間在澆口封閉前能及時得到補充,從而提高了制品的綜合性能。同時,熔體產生振動剪切場,聚合物剪切稀化,其表觀黏度降低,充模阻力減小,剪切過程產生大量熱能,因此,成型總能耗降低。
  動態注射成型過程中應用的振動技朮多種多樣,但是目前的研究主要集中于注射過程中的保壓或注射等單一階段釆用機械振動方式,更多是試驗研究,其設備由于生產效率低等原因,很難推向市場。而華南理工大學的發明的螺杆加振式注射機,在整個成型過程中施加振動,制品的成型周期短、性能優良,同時結搆簡單、體積小,能耗低,生產效率有了很大提高,是注射成型加工技朮的重大突破。 

作者:王權


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