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流变学在注塑成型加工中的应用
• 流变学在注塑成型加工中的应用发展成为 注塑流 变学,它是聚合物熔体流变学和塑料 加工流变学的重要组成部份。具体来讲,它 在注塑成型加工中的应用主要有以下几种 形式。
注射喷嘴中的熔体流动分析
• 喷嘴是注塑机的料筒和注塑模的浇注系统 的连接件。聚合物熔体在喷嘴中的流动行 为对整个注塑过程有相当大的影响。这种 影响主要是考虑温度对聚合物熔体粘度的 影响,这主要是粘性发热的确定问题。这是 由于粘度对温度有很大的依赖性,而聚合物 熔体在喷嘴中的流动常常会产生相当大的 粘性热,为了分析熔体的流动行为,必须考虑 粘性发热。利用流变学的绝热流动模型可 以解决这个问题。
我国流变学的发展历史
• 我国流变学研究起步很晚，在2 0 世纪6 0 年代 才开 始有自发研究者。随着我国材料科学和工程 技术的 不断发展，经常会遇到形形色色的非牛顿 流体，从 而促使了对它的研究。1 9 7 8 年在北京制 定全国力 学规划时指出，流变学是必须重视和加 强的薄弱领 域。之后，在各地纷纷成立流变学的 专门研究机构。 随着国内流变学研究的广泛开 展，在1 9 8 5 年成立 了我国流变学专业委员会。同时，我国在国际同行 领域的影响也越来越大，于 1 9 8 8 年成为国际流变 学会成员国之一。流变学从 一开始就是作为一门实 验基础学科发展起来的， 随着实验原理、测试技术 和测试设备的发展以及电子计算机的应用 ，推动着 流变学的研究正朝着更加广泛、更加深入和更加快 速的方向发展。
注射喷嘴
注塑模浇注系统的设计
• 浇注系统不仅是用于连接注塑机和注塑模 实现充模,而且对制品的质量(如尺寸稳定、 内应力、缩孔、凹陷及力学强度等)有重大 的影响。因此根据塑料熔体的流变行为,选 择浇口位置与数量,确定最佳浇注系统尺寸 显得很有意义
注塑模浇注系统
注塑模流动分析
• 充模决定成型速率和制品性能,是注塑过程中 最重要的阶段。而塑料熔体在型腔中的运动极 其复杂,为了缩短生产周期,降低成本,提高制品 质量,近年来,将流变学基本方程应用于注塑成 型的流动过程,通过适当简化,从而实现计算机 充模流动模拟,为模具设计与注塑工艺优化提 供定量依据。这主要是利用流变学的基本方程 (连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、 流变本构方程)进行熔体流动分析,然后建立数 学模型,最后实现数值分析。
பைடு நூலகம்
拉伸流变的无螺杆朔化技术
• 根据流变学可以进行注射喷嘴中的熔体流动 分析,解决粘性发热的问题。 • 应用流变学可以进行浇注系统的设计,可使熔 体在浇道中的运动接近等温流动,可以避免经 验设计的不足。 • 根据流变学的基本原理,结合恰当的数值方法, 可以实现充模流动分析。 • 从流变学的角度可以实现注塑制品内应力分析, 找出影响制品内应力的各种因素及其内在联系。
流体流变学研究的现状分析
• 流体流变学包括非牛顿流体力学、血液流 变 学、各种高聚物熔体和溶液、石油流变 学、食品 流变学和化工流变学等。经过半 个多世纪的研究 和应用，这些领域在不断 发展完善，促进了相关 行业的发展，同时 在发展过程中还有许多复杂课 题有待解决。
注塑制品内应力分析
• 注塑成型的制品或大或小都存在一定的非均匀 分 布的内应力,影响制品的正常使用。 • 应力的存在常使制品在使用与贮存的过程中发 生翘曲、扭曲变形或者开裂,因此弄清注射制 品产生内应力的原因,找出影响制品内应力的 各种因素及其内在联系,采取有效对策予以避 免或将其控制在最小范围内,对注塑制品的成 型加工与使用具有重要的实际意义。从高聚物 流变学的角度,深入分析引起注射制品内应力 的各种因素及其内在联系,可解决这个问题。
周持兴，现任上海交通大学高分子科学与工程系教授、博士生 导师、聚合物加工研究室负责人、上海交通大学流变学研究所所长， 兼任中国力学会中国化学会流变学专业委员会委员、中国机械工程 学会材料分会高分子专业委员会委员、中国资源综合利用协会木塑 复合材料专家委员会委员、“功能高分子学报”编委等职。
流变学简介
• 在高分子材料中,塑料约占70%,而塑料加工方 法却有30多种,但大多数的加工方法都以熔体 加工为基础。即先将固态塑料加热、熔化、混 合、输送、赋形,再经固化得到所需的制品。 材料所经受的加热和变形历程将影响塑料微观 结构,因而影响制品的最终性能。可见,塑料的 流变特性在塑料加工中起着决定性的作用,如 果不弄清塑料熔体的流动和变形,就不容易对 所用聚合物和填加剂、配方设计以及设备结构 提出恰当的要求,因而不能迅速提高制品质量 和改进工艺。
流变学的应用
流变学的应用
流变学是研究材料在应力、应变、 温度、湿 度、辐射等条件下与时间 因素有关的变形和流动 规律的学科， 它的主要研究对象是非牛顿流体。
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流变学是一门研究方法的科学，它是介于 物理、化学、力学、医学、生物和工程技术之 间的一门 边缘交叉学科。据不完全统计，由 它所衍生的分 支学科有2 0 多个。流变学出现 在2 0 世纪2 0年代，学者们在研究一些工业材 料、地质材料和生物材 料中发现，使用古典 弹性理论、塑性理论和牛顿 流体理论已经不 能说明这些材料的复杂性 ，因为 这些材料都 具有时间效应，于是就产生了流变学 的思想。 此后，流变学逐渐为世界各国所承认并 得到 发展。
• 流变学是介于力学、化学和工程学之间的 交叉、边缘学科,其应用范围十分广泛,随着 工业的发展和技术的进步又促进了这一新 科学的综合发展,而进一步形成各个边缘科 学的流变学,如聚合物流变学就是流变学在 聚合物加工中的应用而发展起来的。聚合 物流变 学是适应高分子材料的发展而逐渐 形成的,在聚合物的合成阶段,流变学与化学 结合在一起;而后续的所有阶段中,则与聚合 物加工与应用相结合。