注塑成型后充填過程殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬.pdf

1、注射成型是高聚物成型的主要成型方法之一,它具有成型制品精度高,可加工聚合物的種類多,并且成型機械化水平高,可以實現(xiàn)快速大批量生產(chǎn).注塑成型制品,經(jīng)歷了充填、保壓、冷卻和頂出等工藝過程,因為該成型過程中高聚物經(jīng)歷了黏流態(tài)、高彈態(tài)和玻璃態(tài)的物理變化,受到流動取向、型腔壓力梯度、非等溫冷卻等,其最終結(jié)果是制品的精度和綜合性能難以保證.其中關(guān)鍵問題是由于高聚物具有黏彈性,在非等溫變化過程中,成型制品會產(chǎn)生殘余應(yīng)力.殘余應(yīng)力對制品的機械、光學性能

2、產(chǎn)生很大影響,因此如果能預測殘余應(yīng)力的分布和大小,就可以減少殘余應(yīng)力帶來的影響. 注塑制品殘余應(yīng)力由二部分構(gòu)成,流動導致的流動應(yīng)力,冷卻不均勻?qū)е碌臒釕?yīng)力,這些應(yīng)力是造成制品翹曲變形的原因.由于殘余流動應(yīng)力比熱殘余應(yīng)力在數(shù)量級上小一個數(shù)量級,所以制品的殘余應(yīng)力主要是由高聚物冷卻不均勻產(chǎn)生熱應(yīng)力. 本文針對注塑成型特點,采用線性黏彈性模型計算后充填過程中薄壁制品的應(yīng)力變化.計算后充填階段的溫度場,然后根據(jù)溫度場計算制品的應(yīng)

3、力場.根據(jù)后充填過程的實際情況,分三個階段計算塑件的應(yīng)力.制品厚度方向由凝固層和液相層構(gòu)成,凝固層中的應(yīng)力被計算出來,而液相層中沒有應(yīng)力只有保壓壓力.計算了平板狀制品熱殘余應(yīng)力在壁厚方向和流動方向上的分布及其在成型中的變化.根據(jù)模擬結(jié)果,深入討論了注射成型過程中殘余應(yīng)力的形成機理和演變情況.結(jié)果表明:脫模時制品表層有著較大的拉應(yīng)力,表層以下存在著一個應(yīng)力低谷,在制品中心區(qū)域存在著拋物線形的拉應(yīng)力分布:殘余應(yīng)力沿壁厚分布的形狀在流動方向上