蒸气辅助快速热循环注塑技术及模温响应模拟

快速热循环注塑采用动态模温控制新策略,可以彻底解决常规注塑工艺存在的短射、喷射痕、缩痕、流动痕、熔接痕、浮纤等缺陷。文中通过对快速热循环注塑工艺与常规注塑工艺的比较,深入研究了蒸气辅助快速热循环注塑工艺的原理,制定了相应的工艺流程,提出了一套新的利用蒸气加热和冷凝水冷却的动态模温控制方案。利用ANSYS模拟了快速热循环注塑工艺和常规注塑工艺的模温响应过程,分别获得了两种注塑工艺的模具加热速率和冷却速率,讨论了快速热循环注塑对塑件成型周期的影响规律。

基于快速热循环注塑工艺要求的ABS改性

在双螺杆挤出机上制备了能满足快速热循环注塑工艺要求的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混物,测试了力学性能和光学性能。结果表明,PMMA可提高ABS/PMMA共混物的拉伸强度、弹性模量和洛氏硬度,但降低了合金的冲击强度和断裂伸长率;抗氧剂抑制了聚合物共混过程中的氧化降解,提高了共混物的性能;在相同注塑工艺条件下,w(PMMA)为10%时,共混物的光泽度提高了4%。

快速热循环注塑成型技术发展综述

快速热循环注塑成型技术是一种绿色环保的新兴注塑成型技术。相比常规注塑成型技术,该技术可显著改善塑件表面质量,获得表面高光且无熔痕的塑料产品。采用快速热循环注塑技术可避免常规注塑过程中的后续喷涂工艺,从而降低生产成本,简化生产流程,缩短生产周期,所生产的塑件可直接用于产品装配。在具体技术和工艺研究两个方面详细介绍了快速热循环注塑技术。在具体技术方面,阐述了快速热循环注塑成型技术的工艺原理,介绍了模具快速加热与快速冷却的方法,以及随形加热与冷却管道的设计制造;在工艺研究方面,综述了快速热循环注塑数值模拟方面的研究,介绍了快速热循环注塑工艺改善产品质量的内在机理。最后,分析了快速热循环注塑技术依然存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了展望。

电加热快速热循环注塑模具热响应分析研究

研究了电加热快速热循环注塑工艺原理和模具结构,构建了电加热注塑模具的二维和三维热响应分析模型,分析获得了加热过程和冷却过程中模具型腔表面的热响应规律和温度分布规律,探讨了模具结构、加热元件和模具材料等因素对模具热响应效率和温度均匀性的影响。加热阶段,模具型腔表面的平均升温速率可达3.3℃/s,经过70 s加热,模具表面可升高至250℃左右;冷却阶段,熔体的平均降温速率约为3.6℃/s。

快速热循环注塑技术的研究现状与前景

对快速热循环注塑技术的工艺原理、主要特点等方面进行了系统分析;总结了目前国内在快速热循环注塑技术方面的研究现状;最后对快速热循环注塑技术的发展前景进行了预测。

限定加热管布局的快速热循环注塑成形模具电加热系统优化

针对管道布局、最大允许能耗给定条件下快速热循环注塑成形(RHCM)注塑模具型腔表面快速均匀加热的问题,提出以单根加热棒热流密度为设计变量,以模具型腔表面升温效率和温度分布均匀性为目标,结合有限元模拟、响应面设计以及多目标粒子群优化技术来优化RHCM模具电加热系统。与优化前相比,加热系统优化后,模具型腔表面最大温差降低63.4%,加热系统总能耗降低9%。对比了不同注塑成形工艺条件下成形的平板塑件表面质量,结果表明,相对传统注塑成形(CIM)工艺,RHCM工艺将制品表面粗糙度Ra从320 nm降低到118 nm,并有效抑制了制品表面熔接痕、缩痕等缺陷;发现制品表面粗糙度与型腔表面对应点温度成负相关,说明优化后的型腔表面温度分布更有利于提升制品表面质量。

快速热循环注塑成型技术及其数值模拟研究进展

综述快速热循环注塑成型(rapid heat cycle molding,RHCM)的基本原理和技术特点,归纳电阻加热、对流加热、电磁感应加热和辐射加热等模具型腔加热方法的特点,分析RHCM模具结构的设计方法和加工技术,介绍RHCM工艺参数优化控制的研究现状,概括RHCM快速加热、熔体充填流动及塑件质量分析的数值模拟技术;提出应进一步开发高效和经济的模具型腔加热技术,探索复杂3维塑料制品RHCM注塑模具结构设计和加工方法,优化成型工艺参数,研究快速变模温环境下聚合物熔体流动成型的数值模拟技术,将RHCM与气辅、水辅成型和微孔发泡注塑等技术相结合,拓展其应用领域,推动快速热循环绿色注塑技术的产业化进程。

产学研融合的快速热循环注塑虚拟仿真实验教学课程建设与实践

面向“虚拟仿真实验教学2.0”要求和高阶性、创新性、挑战度的“两性一度”的“金课”建设标准,将科研、教育、生产三者在功能和资源上的优势进行集成,构建了产学研融合的快速热循环注塑虚拟仿真实验教学课程。针对虚拟仿真实验项目的现代信息技术性强、教学时空拓展性好等特点,开展了基于雨课堂、BOPPPS教学模型(一种学生全方位参与和及时反馈交流的教学模式和监测系统,包括导言(Bridge-in)、目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Postassessment)与总结(Summary)六个环节等)等以学生为中心的互动在线实验教学实践和产学研协同多元考核机制探索,服务创新人才培养,取得良好教学效果。

模具温度对快速热循环成型制品复原性的影响

为深入了解模具温度对快速热循环注塑成型制品复原性的影响,以自主开发的车用蓝牙高光模具和成型温控辅助装置为基础,研究了快速热循环注塑成型模具温度对制品复原性的影响,并分析了不同模具温度条件下其他参数对制品复原性的影响及相同品质条件下各参数随模具温度的变化规律.结果表明,当模具温度升至塑料热变形温度附近时,复制率明显提高;在相同模具温度条件下,压力和温度对制品复制率的影响较明显,时间对制品复制率的影响甚微;随着模具温度逐步升高,在熔体温度、注射压力不变条件下,制品复制率呈小幅升高趋势,对于保压压力、保压时间和冷却时间则呈"V"字型小幅波动变化.

快速热循环模具温度对聚丙烯塑件翘曲的影响

快速热循环成型(Rapid heat cycle molding,RHCM)工艺已在诸多领域得到广泛应用,但RHCM工艺对半结晶聚丙烯(PP)翘曲问题的影响规律尚未清晰。本文利用Moldflow软件分析了模具型腔表面温度对聚丙烯标准样条翘曲的影响。结果表明,注塑过程中模具表面温度越高,PP的结晶度越高、内应力越小、收缩程度越大,最终导致PP塑件翘曲更严重。

汽车B柱窗框塑料件RHCM注塑翘曲变形分析及工艺优化

通过对汽车B柱的窗框塑料件快速热循环注塑成型(RHCM)过程及其工艺方案的研究,将翘曲变形量作为优化目标,运用Taguchi试验法设计了5因素4水平工艺组合方案,采用Moldflow软件进行模拟仿真工艺优化。将16组翘曲变形结果进行极差和方差分析,结果表明,RHCM下蒸汽温度对窗框塑料件翘曲影响最为显著,其最佳工艺方案为蒸汽温度145℃、保压压力90 MPa、加热时间20.7 s、保压时间26 s、冷却时间24 s。该工艺组合方案下翘曲变形量为1.583 mm,较优化前降低了56.5%。通过分离翘曲原因,塑料件的变形主要是由Z方向上的收缩不均引起的。将优化结果与传统注塑(TIM)相比,分析表明RHCM工艺在注塑过程中对模具温度进行动态控制,使得塑料件内部收缩率分布更加均匀,翘曲变形量更小,可显著提高塑料件成型质量。

基于RHCM与CIM熔接痕形成的分子形态演化研究

针对注塑成型中的熔接痕问题,建立了聚合物流动前锋汇合时垂直取向的初始界面模型。采用分子动力学方法,通过对比分析传统注塑成型(Conventional injection molding,CIM)和快速热循环注塑成型(Rapid heat cycle molding,RHCM)熔接痕界面分子链的迁移扩散、分子链取向、回转半径及界面结合能,研究了熔接痕界面弱连接与强连接的分子形态演化规律。结果表明,温度低、冷却速率快的CIM熔接痕表层和中间层分子取向快速冻结,分子链运动受阻,扩散速率慢,使得熔接痕界面分明,界面结合能低,分子形态变化不大,形成弱连接;而RHCM熔接痕及CIM熔接痕芯层高温保持时间较长,保压阶段冷却速率缓慢,有利于分子链的迁移扩散,同时促进分子链松弛,解取向明显,回转半径减小,使聚合物分子链团呈缠绕卷曲状态,界面分子链穿绕缠结在一起,界面结合能也增大,形成强连接。因此,熔接痕界面聚合物分子形态演化的实质是取向分子链的松弛和相互扩散的过程,而RHCM工艺则极大促进了分子形态演化进程,显著改善了熔接痕的弱连接问题。

短玻纤增强复合材料RHCM注塑件纤维取向的数值模拟

本文使用Moldflow系列产品MPI模块对聚合物基短玻纤维增强复合材料的快速热循环注塑(RHCM)成型进行数值模拟分析,通过对熔体充填、流动过程的模拟计算,能够有效的地预测纤维取向和分布情况,得到RHCM注塑过程中模具温度对纤维取向的影响,为得到高质量高性能的纤维增强复合材料注塑制品提供可靠的依据.