ProE模流分析教程 第四章 塑料如何流动

发布日期:[10-12-17 18:16:35] 浏览人次:[]

升会促进较规则的分子链排列及降低分子链相互纠缠程度。此外,熔胶黏度也与压力相关,压力愈大,熔胶愈黏。材料的流变性质将剪切黏度表示为剪变率、温度与压力的函数。

图4-5  聚合物黏度与剪变率、温度、及压力的关系

4-2  熔胶流动之驱动--射出压力

射出机的射出压力是克服熔胶流动阻力的驱动力。射出压力推动熔胶进入模穴以进行充填和保压,熔胶从高压区流向低压区,就如同水从高处往低处流动。在射出阶段,于喷嘴蓄积高压力以克服聚合物熔胶的流动阻力,压力沿着流动长度向聚合物熔胶波前逐渐降低。假如模穴有良好的排气,则最终会在熔胶波前处达到大气压力。压力分布如图4-6所示。

图4-6  压力沿着熔胶输送系统和模穴而降低

模穴入口的压力愈高,导致愈高的压力梯度(单位流动长度之压力降)。熔胶流动长度加长,就必须提高入口压力以产生相同的压力梯度,以维持聚合物熔胶速度,如图4-7所示。

图4-7熔胶速度与压力梯度的关系

  根据古典流体力学的简化理论,充填熔胶输送系统(竖浇道、流道和浇口)和模穴所需的射出压力与使用材料、设计、制程参数等有关系。图4-8显示射出压力与各参数的函数关系。使用P表示射出压力,n 表示材料常数,大多数聚合物的n值介于0.15~0.36 之间,0.3是一个适当的近似值,则熔胶流动在竖浇道、流道和圆柱形浇口等圆形管道内所需的射出压力为:

熔胶流动在薄壳模穴之带状管道内所需的射出压力为:

                       

熔胶的流动速度与流动指数(Melt Index, MI) 有关,流动指数也称为流导flow conductance),流动指数是熔胶流动难易的指标。实际上,流动指数是塑件几何形状(例如壁厚,表面特征)及熔胶黏度的函数。流动指数随着肉厚增加而降低,但是随着熔胶黏度增加而降低,参阅图4-9。

射出成形时,在特定的成形条件及塑件肉厚下,熔胶可以流动的长度将根据材料的热卡性质与剪切性质而决定,此性质可以表示为熔胶流动长度,如图4-10所示。

图4-8  射出压力与使用材料知黏滞性、流动长度、容积流率和肉厚的函数关系

图4-9 流动指数相对于壁厚与黏度关系

图4-10 熔胶流动长度决定于塑件厚度和温度

将射出成形充填模穴的射出压力相对于充填时间画图,通常可以获得U形曲线,如图4-11,其最低射出压力发生在曲线的中段时间。要采用更短的充填时间,则需要高熔胶速度和高射出压力来充填模穴。要采用较长的充填时间,可以提供塑料较长的冷却时间,导致熔胶黏度提高,也需要较高的射出压力来充填模穴。射出压力相对于充填时间的曲线形状与所使用材料、模穴几何形状和模具设计有很大的关系。

图4-11 射出压力相对于充填时间之U形曲线

最后必须指出,因为熔胶速度(或剪变率)、熔胶黏度与熔胶温度之间交互作用,有时候使得充填模穴的动力学变得非常复杂。注意,熔胶黏度随着剪变率上升及温度上升而降低。高熔胶速度造成的高剪变率及高剪切热可能会使黏度降低,结果使流动速度更加快,更提高了剪变率和熔胶温度。所以对于剪变效应很敏感的材料本质上具有不稳定性。

 影响射出压力的因素

图 4-12针对影响射出压力的设计与成形参数进行比较。

参数

需要高射出压力

可用低射出压力

塑件设计

肉厚

塑件表面

 

浇口设计

浇口尺寸

流动长度

成形条件

熔胶温度

模壁(冷却剂)温度

螺杆速度

选择材料

熔胶流动指数

图4-12  射出压力与设计、成形参数

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