超聲外場作用下GF-PP復(fù)合材料注塑成形特性的實驗研究.pdf

1、隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展，纖維增強聚合物基復(fù)合材料以質(zhì)量輕、比強度高、比模量高等優(yōu)點在汽車、航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域內(nèi)扮演著越來越重要的角色。然而常規(guī)注射成型的纖維增強聚合物制品在一些高精尖的特殊領(lǐng)域內(nèi)往往不能滿足使用要求，因而尋求高效率、高精度的新型成型方法顯得尤為重要。
　　本文在充分了解國內(nèi)外纖維增強復(fù)合材料的加工技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了將超聲振動與可視化技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到纖維增強復(fù)合材料的注射成型過程中。通過將超聲振動作用于

2、模具型腔鑲塊，能夠使超聲能量均勻的作用于熔體;借助可視化手段，可以直觀動態(tài)記錄熔體的充填流動行為，為超聲外場作用下復(fù)合材料注塑成形特性的模型建立提供可靠依據(jù)。
　　首先以厚度分別為3.5mm、1mm的42mm×14mm矩形平板制件為研究對象，進行了超聲外場作用下不同玻纖含量、不同注射速度的短玻纖增強聚丙烯可視化實驗。實驗結(jié)果表明:相對于低速注射，超聲功率在高速注射條件下對復(fù)合材料熔體充型流動行為的改善效果更明顯;而且熔體中玻纖含量

3、較低時，較小的超聲功率對熔體的充型流動行為改善效果較好，隨著玻纖含量的增加，改善熔體充型流動行為的最佳超聲功率也逐漸變大;此外，由于薄壁型腔內(nèi)熔體熱交換作用、剪切流動行為、注射工藝參數(shù)等因素的綜合作用相對明顯，導致超聲功率對3.5mm型腔內(nèi)的熔體充型流動行為改善效果比對1mm薄壁型腔內(nèi)熔體充型流動行為的改善效果更顯著。
　　通過對試件特定位置進行金相試樣制備觀察，并利用專業(yè)圖像分析軟件Image-ProPlus分析得到玻纖沿熔體流

4、動方向上的取向張量，通過對比分析發(fā)現(xiàn):超聲功率對厚壁制件的玻纖取向狀態(tài)影響比對薄壁制件的玻纖取向狀態(tài)影響更明顯;此外，無論對于厚壁制件或是薄壁制件，高速注射條件下超聲功率對玻纖取向狀態(tài)的影響相對于低速注射時更明顯。
　　溫度測試實驗結(jié)果表明:對于厚壁制件，隨著超聲功率的增大，模具型腔壁面的溫升基本呈現(xiàn)遞增趨勢;超聲振動對厚壁熔體溫升的改善效果在高速注射條件下更加顯著;超聲振動對薄壁熔體溫升的影響效果弱于對厚壁熔體溫升的影響效果，而