微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺的气泡长大过程的动态演变

发布时间：2021-11-08 11:43

　　微孔发泡模内表面装饰复合成型是将微孔发泡注射成型与模内表面装饰复合成型的新工艺,与常规微孔发泡注射成型相比,由于覆膜的嵌入在模具型腔内产生非平衡的差异性成型条件,使得该工艺的气泡形态结构演变与分布发生重大改变。为了研究覆膜与模具型腔内壁差异性成型条件下,该工艺中的气泡形态与分布在长大过程的动态演变及其影响规律,以典型的拉伸试验样条为例,采用数值模拟的方法,通过对比分析不同阶段泡孔长大情况,研究不同阶段的泡孔长大过程,揭示泡孔长大演变规律,为产品泡孔结构的优化调控提供理论基础与方法途径。结果表明,微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺的气泡长大演变过程分为不对称熔体流动、充填长大和变形、冷却长大和定型三个阶段;在冷却长大定型阶段,气泡长大发生差异,由于"滞热"现象的存在导致覆膜侧比未覆膜侧气泡大;抑制或者消除气泡在冷却阶段中的长大,对提升微孔发泡模内表面装饰复合成型泡孔质量具有重要意义。 

【文章来源】：塑料工业. 2020,48(09)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

拉伸样条模型

2.1 成型过程分析V/P转换时充填体积为75%条件下样条在垂直于熔体流动方向的仿真结果如图2所示，取局部放大图进行分析，由图2a和2b中分析可知，在充填过程中，样条温度分布不均，覆膜侧的熔体温度高于未覆膜侧，温度差约为12.41℃左右;冷却过程中覆膜侧与未覆膜侧温度差约为15.51℃左右。由图2c和2d分析可知，在充填过程中，样条的黏度分布不均，覆膜侧的熔体黏度低于未覆膜侧，黏度差约为9.09×105Pa·s;冷却过程中两侧熔体黏度差约为4.05×104Pa·s。其原因为:由于模内覆膜的嵌入，导致覆膜侧模壁的对流传热系数降低，从而间接提高覆膜侧熔体温度，产生不均衡的型腔滞热现象，该滞热现象使得型腔内熔体温度相对于模壁两侧出现非对称的不均衡分布，即靠近覆膜侧熔体温度明显高于未覆膜侧、覆膜侧熔体黏度低于未覆膜侧。其余V/P转换时不同充填体积条件下的充填过程与V/P转换时充填体积75%条件下的温度及黏度分布均存在相似的情况。

3)充填阶段与冷却阶段的对比。由图3a、3b可知，气泡半径随着成型过程逐渐增大，但充填阶段的气泡长大比冷却阶段慢。其原因为:由于熔体压力是气泡长大的阻力[8]，在充填阶段离充填入口近的位置熔体压力大，因此气泡长大的阻力大，使气泡长大速率降低。由图3c可知，气泡半径随着成型过程先增大后减小再增大。其原因为:由于在t5时刻，气泡内压强大于气泡外边界处的熔体压强(例如:III处的压强差为1.08 MPa)，使气熔界面处径向应力平衡不能维持[9]，气泡中的气体向熔体中扩散，从而气泡半径减小;在t6时刻，气熔界面处径向应力达到平衡，气泡又开始长大，气泡半径再增大。2.2.2 不同V/P转换时充填体积下的分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯乙烯微孔发泡中气泡长大及冷却定型模拟[J]. 严庆光,王绘芳,郑勇福.  复合材料学报. 2018(05)
[2]模具型腔气体压力对微发泡注塑件表面质量的影响[J]. 李帅,赵国群,管延锦,王桂龙,董桂伟,张磊.  机械工程学报. 2015(10)
[3]微孔发泡气泡非等温长大过程的数值模拟[J]. 严庆光,范金,宋维平.  材料科学与工艺. 2013(03)
[4]模内层压技术在汽车工业中的应用[J]. 汪智勇,周华民,蔡考群,杨金(钅表),胡浩良,边彬辉.  模具制造. 2010(10)
[5]气泡在幂律流体中长大过程的有限元数值模拟[J]. 许星明,赵国群,李辉平,秦升学.  高分子材料科学与工程. 2009(11)



本文编号：3483625