第34卷第9期 杨凤霞等:工艺参数对注塑件熔接痕性能的影响 和模腔温度。测试结果为:(A)弯曲测试对PA6的形状尺寸的影响因子为1.43%、注射速度的影响因 F系数影响最大的是注射速度和保压压力;对于子为0.82%和注射压力的影响因子为0.37% PPS,提高模温和注射速度,F系数减小,提高保 鲁晓梅提出了一个预测熔接痕形成位置的数 压压力,则系数增大。同样,提高保压压力,PP的值计算方法并用实例对该算法的可靠性进行了验证。 F系数增大,而提高注射速度和熔体温度,将抵消结果表明,算法的计算值与实验值较吻合,熔接痕位 由于提高保压压力所产生的效果。对于PO,提高注置正确,形状较符合。 射速度使系数增大,其它参数的影响不明显。熔体温 周华民8在塑料注射成形流动保压模拟结果的 度和注射速度的提高对ABS的系数有正面影响,而基础上,提出了基于节点特征模型的熔接痕位置确定 提高模温则产生负面影响。(B)拉伸测试对PPo试新算法,通过对熔接痕性能影响因素的分析,创建了 件进行拉伸测试表明,其熔体温度和模温对PO材基于人工神经网络方法的熔接痕性能评价模型,首次 料FA系数的负面影响最大。(C)冲击测试PA6、实现了满足工程需要的熔接痕性能定量预测。神经网 PsS和P在各种情况下的冲击测试中均出现脆性断络预测值与实测值吻合较好,达到了工程许可的误差 裂,且冲击强度较低,但系数都较高,接近1.0。某范围,且二者的分布趋势一致。 些条件下,PA6的Fk系数甚至大于1.0。而PPO和 谷诤巍在总结分析传统塑料制品的熔接痕强 ABS的Fx系数都出乎意料地低。Mdad和Fs)对度预测模型的基础上,引入WF半经验方程,建立 PA66(40%G)的试验也得到了类似的结果。 了用于预测高压成型条件下的薄壳塑料制品熔接痕强 2.4热处理 度模型,并将两种强度模型的预测结果与实验结果加 由于熔接痕处往往存在应力集中,所以热处理以比较,表明薄壳制品熔接痕强度预测模型能够很好 可以为注塑件中处于成型应力状态下的分子链提供松地预测薄壳制品的熔接痕强度 弛条件,能消除或大大减小在成型过程中形成的内应 减小熔接痕损害的方法 力,有助于改善制品的外观和力学性能 般来讲,采用下面方法可提高接痕系数,但对 3熔接痕工艺参数优化及数值模拟研究 不同材料应具体分析,如果企业长期生产某一种注塑 对熔接痕性能的影响常采用gch方法来设计件,可采用gch方法来优化工艺参数 实验,测量对于每种材料的各种工艺参数的组合对有 )在分解温度以下合理提高熔体与模具温度 熔接痕的注塑件的影响,找出最佳的工艺组合 但増加熔体温度与模具温度会引起成型周期延长;2) 杨扬叫、刘春太按照guch设计了L9实验适当提高注射压力和保压压力;3)适当增加充模速 矩阵,选择的纤维增强PA66成型参数为熔体温度 度或减小注射时间;4)对于有些制品,成型后进行 注塑压力、保压压力和注射速度,研究发现,对于有适当的热处理,可以消除成型过程中的残留应力,也 熔接痕的试样,熔体温度的影响因子为70.98%,注有利于改善熔接痕的外观质量与强度。 塑压力的影响因子为0.82%,保压压力的影响因子5结语 为14.12%,注射速度的影响因子为13.14% 注塑成型中出现的熔接痕,由于它对塑件的外 Liu s j等11用 Taguchi实验参数设计了一个实观尤其是力学性能的不良影响,是塑件失效的一个重 验矩阵,对PS的注塑过程进行实验,选用六个参数要原因。工艺参数是影响熔接痕力学性能的主要原因 嵌件尺寸、注塑压力、熔体温度、保压压力、模腔之一,消除或减小熔接痕的影响,提高熔接痕的强 温度和注射速度)进行实验,得出各参数对性能影响度,可以采用 Taguchi方法优化加工参数、进行热处 的最优值,将六个参数的最优值组合到一个实验中进理等来消除或减轻熔接痕对注塑件外观和力学性能的 行验证,证明用优化的参数值可以显著提高熔接痕的影响,满足注塑件的使用要求,扩大注塑件的使用范 强度。根据 Taguchi论,用ANOA标准方差分析法就围。数值模拟技术、人工神经网络方法和薄壳制品熔 各参数对熔接痕的影响进行了计算,各参数对P熔接痕强度预测模型的应用,可以成功预测熔接痕位置 接痕强度的影响程度由高到低依次排列为:熔体温度和性能,为进一步提高研究水平、提高效率、降低成 的影响因子为67.46%、模腔温度的影响因子为本提供了广阔的前景。开发更全面的模拟分析软件, 17.72%、保压压力的影响因子为13.39%、嵌件几何是今后熔接痕研究的一个重要方向。 (下转第47页)和模腔温度。测试结果为: (A) 弯曲测试 对 PA6 的 FKL系数影响最大的是注射速度和保压压力 ; 对于 PPS , 提高模温和注射速度 , FKL系数减小 , 提高保 压压力 , 则系数增大。同样 , 提高保压压力 , PP 的 FKL系数增大 , 而提高注射速度和熔体温度 , 将抵消 由于提高保压压力所产生的效果。对于 PPO , 提高注 射速度使系数增大 , 其它参数的影响不明显。熔体温 度和注射速度的提高对 ABS 的 系数有正面影响 , 而 提高模温则产生负面影响。(B) 拉伸测试 对 PPO 试 件进行拉伸测试表明 , 其熔体温度和模温对 PPO 材 料 FKL系数的负面影响最大。 (C) 冲击测试 PA6、 PPS 和 PP 在各种情况下的冲击测试中均出现脆性断 裂 , 且冲击强度较低 , 但系数都较高 , 接近 110 。某 些条件下 , PA6 的 FKL系数甚至大于 110 。而 PPO 和 ABS 的 FKL系数都出乎意料地低。Meddad 和 Fisa[6 ]对 PA66 (40 %GF) 的试验也得到了类似的结果。 214 热处理 由于熔接痕处往往存在应力集中 , 所以热处理 可以为注塑件中处于成型应力状态下的分子链提供松 弛条件 , 能消除或大大减小在成型过程中形成的内应 力 , 有助于改善制品的外观和力学性能。 3 熔接痕工艺参数优化及数值模拟研究 对熔接痕性能的影响常采用 Taguchi 方法来设计 实验 , 测量对于每种材料的各种工艺参数的组合对有 熔接痕的注塑件的影响 , 找出最佳的工艺组合。 杨扬[14 ] 、刘春太[15 ]按照 Taguchi 设计了 L9 实验 矩阵 , 选择的纤维增强 PA66 成型参数为熔体温度、 注塑压力、保压压力和注射速度 , 研究发现 , 对于有 熔接痕的试样 , 熔体温度的影响因子为 70198 % , 注 塑压力的影响因子为 0182 % , 保压压力的影响因子 为 14112 % , 注射速度的影响因子为 13114 %。 Liu S J 等[16 ]采用 Taguchi 实验参数设计了一个实 验矩阵 , 对 PS 的注塑过程进行实验 , 选用六个参数 (嵌件尺寸、注塑压力、熔体温度、保压压力、模腔 温度和注射速度) 进行实验 , 得出各参数对性能影响 的最优值 , 将六个参数的最优值组合到一个实验中进 行验证 , 证明用优化的参数值可以显著提高熔接痕的 强度。根据 Taguchi 论 , 用 ANOVA 标准方差分析法就 各参数对熔接痕的影响进行了计算 , 各参数对 PS 熔 接痕强度的影响程度由高到低依次排列为 : 熔体温度 的影响因子为 67146 %、模腔温度的影响因子为 17172 %、保压压力的影响因子为 13139 %、嵌件几何 形状尺寸的影响因子为 1143 % 、注射速度的影响因 子为 0182 %和注射压力的影响因子为 0137 %。 鲁晓梅[17 ]提出了一个预测熔接痕形成位置的数 值计算方法并用实例对该算法的可靠性进行了验证。 结果表明 , 算法的计算值与实验值较吻合 , 熔接痕位 置正确 , 形状较符合。 周华民[18 ]在塑料注射成形流动保压模拟结果的 基础上 , 提出了基于节点特征模型的熔接痕位置确定 新算法 , 通过对熔接痕性能影响因素的分析 , 创建了 基于人工神经网络方法的熔接痕性能评价模型 , 首次 实现了满足工程需要的熔接痕性能定量预测。神经网 络预测值与实测值吻合较好 , 达到了工程许可的误差 范围 , 且二者的分布趋势一致。 谷诤巍[19 ]在总结分析传统塑料制品的熔接痕强 度预测模型的基础上 , 引入 WLF 半经验方程 , 建立 了用于预测高压成型条件下的薄壳塑料制品熔接痕强 度模型 , 并将两种强度模型的预测结果与实验结果加 以比较 , 表明薄壳制品熔接痕强度预测模型能够很好 地预测薄壳制品的熔接痕强度。 4 减小熔接痕损害的方法 一般来讲 , 采用下面方法可提高接痕系数 , 但对 不同材料应具体分析 , 如果企业长期生产某一种注塑 件 , 可采用 Taguchi 方法来优化工艺参数。 1) 在分解温度以下合理提高熔体与模具温度 , 但增加熔体温度与模具温度会引起成型周期延长 ; 2) 适当提高注射压力和保压压力 ; 3) 适当增加充模速 度或减小注射时间 ; 4) 对于有些制品 , 成型后进行 适当的热处理 , 可以消除成型过程中的残留应力 , 也 有利于改善熔接痕的外观质量与强度。 5 结语 注塑成型中出现的熔接痕 , 由于它对塑件的外 观尤其是力学性能的不良影响 , 是塑件失效的一个重 要原因。工艺参数是影响熔接痕力学性能的主要原因 之一 , 消除或减小熔接痕的影响 , 提高熔接痕的强 度 , 可以采用 Taguchi 方法优化加工参数、进行热处 理等来消除或减轻熔接痕对注塑件外观和力学性能的 影响 , 满足注塑件的使用要求 , 扩大注塑件的使用范 围。数值模拟技术、人工神经网络方法和薄壳制品熔 接痕强度预测模型的应用 , 可以成功预测熔接痕位置 和性能 , 为进一步提高研究水平、提高效率、降低成 本提供了广阔的前景。开发更全面的模拟分析软件 , 是今后熔接痕研究的一个重要方向。 (下转第 47 页) 第 34 卷第 9 期 杨凤霞等 : 工艺参数对注塑件熔接痕性能的影响 · 53 ·