【摘要】：注塑制品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、家電、日用品等行業(yè),人們對制品表面質(zhì)量要求越來越高。其中,制品殘余應(yīng)力會引起制品翹曲、縮痕、應(yīng)力發(fā)白和開裂等缺陷,這些缺陷在聚丙烯等結(jié)晶型聚合物制品中更加明顯。學(xué)者們對翹曲進(jìn)行了較為全面的研究,但是對縮痕和應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象研究相對較少,特別是從局部殘余應(yīng)力角度對縮痕和應(yīng)力發(fā)白現(xiàn)象進(jìn)行定量闡述的相關(guān)研究較少。目前,企業(yè)一般通過反復(fù)試模來解決縮痕和應(yīng)力發(fā)白,但需要花費(fèi)大量時間和金錢,甚至?xí)霈F(xiàn)難以解決上述問題的情況。本文研究多加強(qiáng)筋PP制品,通過模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合提出縮痕和應(yīng)力發(fā)白產(chǎn)生的判據(jù),建立PP制品縮痕和應(yīng)力發(fā)白缺陷產(chǎn)生的定量分析方法,從而為提高制品表面質(zhì)量提供理論指導(dǎo)和技術(shù)手段。本文首先通過Moldflow有限元模擬,得到注塑制品局部的應(yīng)力分布規(guī)律。隨著芯層殘余應(yīng)力的減小,應(yīng)力發(fā)白區(qū)域的面積隨之減小;隨著次表層殘余應(yīng)力的增大,制品表面縮痕也隨之增大。其次,通過退火處理得到和缺陷處結(jié)晶度相近的拉伸試樣,對其進(jìn)行高低溫拉伸實(shí)驗(yàn),得到應(yīng)力發(fā)白和塑性變形時的應(yīng)力狀態(tài)。將模擬得到的缺陷處局部殘余應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)相對比,對缺陷的產(chǎn)生與否進(jìn)行判定。實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對縮痕和應(yīng)力發(fā)白的預(yù)測,為減少無根據(jù)的試模提供技術(shù)手段。最后,采用多種表征手段對應(yīng)力發(fā)白區(qū)域進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力發(fā)白是某一區(qū)域內(nèi)大量微孔聚集,引起制品光學(xué)性能改變導(dǎo)致的;通過XRD實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)力發(fā)白會降低制品的結(jié)晶度,并且會影響晶型構(gòu)成。表征實(shí)驗(yàn)說明應(yīng)力發(fā)白只出現(xiàn)在制品芯層,由此驗(yàn)證了發(fā)白判據(jù)的準(zhǔn)確性。此外,基于制品表面縮痕驗(yàn)證縮痕判定的準(zhǔn)確性,通過外部氣體輔助成型實(shí)現(xiàn)對縮痕改善,并解釋了應(yīng)力發(fā)白的產(chǎn)生會影響縮痕深度。綜上所述,本文研究了聚丙烯不同溫度下的應(yīng)力應(yīng)變屬性;采用Moldflow模擬制品不同位置的殘余應(yīng)力分布,研究殘余應(yīng)力分別與縮痕和應(yīng)力發(fā)白缺陷之間的內(nèi)在聯(lián)系。對某一溫度下,縮痕和應(yīng)力發(fā)白是否產(chǎn)生通過有限元模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式進(jìn)行了判定,來實(shí)現(xiàn)縮痕和應(yīng)力發(fā)白形成的預(yù)估,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷避免和引導(dǎo)工藝生產(chǎn)的作用。
【圖文】：

1.1 課題背景及意義聚合物具有可加工性好、加工成型效率高、質(zhì)量輕和機(jī)械性能好的特點(diǎn)[1]，，已成們廣泛使用的工程材料之一，逐漸代替越來越多的傳統(tǒng)材料。隨著高分子科學(xué)的高展，新的聚合物種類不斷被發(fā)現(xiàn)與改性，聚合物應(yīng)用的廣度和深度都在不斷延伸。針對不同的聚合物制品，聚合物有多種加工工藝，主要包括：擠出成型、吹塑成型膠硫化和注塑成型等。其中，注塑成型制品占塑料制品的 30%以上[2]。注塑成型能現(xiàn)制品形狀的復(fù)雜化和定制化，并且注塑成型工藝生產(chǎn)效率高，自動化程度好。注品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、家電、日用品等領(lǐng)域，對制品質(zhì)量要求隨著社會的也越來越嚴(yán)格。在注塑過程中，熔融聚合物經(jīng)過保壓和冷卻階段后在制品內(nèi)部存在不均勻的溫度場子取向和剪切場，而且聚丙烯還在不同的溫度、取向和剪切作用下產(chǎn)生結(jié)晶。這些導(dǎo)致聚合物不均勻的收縮，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。制品內(nèi)部過大的殘余應(yīng)力，會使制生翹曲、縮痕、開裂和應(yīng)力發(fā)白等缺陷。

圖 1-2 充填過程中的噴泉流[3]圖 1-3 縮痕示意圖痕的形成機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做了很多的研究工作。Lee 等[7]研究發(fā)生縮痕表層的殘余應(yīng)力有關(guān)，通過調(diào)整保壓壓力、熔體溫度、模具溫度等工藝參數(shù)來
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ325.14

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本文編號：2642972