材料成型加工與工藝學(xué)-習(xí)題解答(9,10,11)

第八章 注射成型2.塑料擠出機(jī)螺桿與移動(dòng)螺桿式注射機(jī)的螺桿在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各自的成型作用上有何異同? (p278)注射螺桿與擠出螺桿在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別:(a)注射螺桿長(zhǎng)徑比較小，約在1015之間。(b)注射螺桿壓縮比較小，約在25之間。(c) 注射螺桿均化段長(zhǎng)度較短，但螺槽深度較深，以提高生產(chǎn)率。為了提高塑化量，加料段較長(zhǎng)，約為螺桿長(zhǎng)度的一半。(d)注射螺桿的頭部呈尖頭形，與噴嘴能有很好的吻合，以防止物料殘存在料筒端部而引起降解。(p221)擠出機(jī)螺桿成型作用是對(duì)物料的輸送、傳熱塑化塑料及混合均化物料。移動(dòng)螺桿式注射機(jī)的螺桿成型作用是對(duì)塑料輸送、壓實(shí)、塑化及傳遞注射壓力。是間歇式操作過(guò)程，它對(duì)塑料的塑化能力、操作時(shí)的壓力穩(wěn)定以及操作連續(xù)性等要求沒(méi)有擠出螺桿嚴(yán)格。3.請(qǐng)從加熱效率出發(fā)，分析柱塞是注射機(jī)上必須使用分流梭的原因?(p278)分流梭的作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的物料成為薄層，使塑料流體產(chǎn)生分流和收斂流動(dòng)，以縮短傳熱導(dǎo)程。既加快了熱傳導(dǎo)，也有利于減少或避免塑料過(guò)熱而引起熱分解現(xiàn)象。同時(shí)塑料熔體分流后，在分流梭與料筒間隙中流速增加，剪切速度增大，從而產(chǎn)生較大的摩擦熱，料溫升高，黏度下降，使塑料進(jìn)一步的混合塑化，有效提高柱塞式注射機(jī)的生產(chǎn)量及制品質(zhì)量。6.試分析注射成型中物料溫度和注射壓力之間的關(guān)系，并繪制成型區(qū)域示意圖。(p298)料溫高時(shí)注射壓力減小；反之，所需的注射壓力加大。8.試述晶態(tài)聚合物注射成型時(shí)溫度(包括料溫和模溫)對(duì)其結(jié)晶性能和力學(xué)性能的影響。(p297)結(jié)晶性塑料注射入模具后，將發(fā)生向轉(zhuǎn)變，冷卻速率將影響塑料的結(jié)晶速率。緩冷，即模溫高，結(jié)晶速率大，有利結(jié)晶，能提高制品的密度和結(jié)晶度，制品成型收縮性較大，剛度大，大多數(shù)力學(xué)性能較高，但伸長(zhǎng)率和充及強(qiáng)度下降。反過(guò)來(lái)，驟冷所得制品的結(jié)晶度下降，韌性較好。但在驟冷的時(shí)不利大分子的松弛過(guò)程，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力較大。中速冷塑料的結(jié)晶和曲性較適中，是用得最多的條件。實(shí)際生產(chǎn)中用何種冷卻速度，還應(yīng)按具體的塑料性質(zhì)和制品的使用性能要求來(lái)決定。例如對(duì)于結(jié)晶速率較小的PET塑料，要求提高其結(jié)晶度就應(yīng)選用較高的模溫。10. 試述注射成型制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因及解決的辦法。(p297)結(jié)晶性塑料注射入模具后，將發(fā)生相轉(zhuǎn)變，冷卻速率將影響塑料的結(jié)晶速率。在驟冷的時(shí)不利大分子的松弛過(guò)程，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力較大。而無(wú)定型塑料注射入模時(shí)，不發(fā)生相轉(zhuǎn)變，故其內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的機(jī)率較低，一般常發(fā)生在制作厚制品時(shí)，由于其充模和冷卻均需較長(zhǎng)時(shí)間，如果模溫過(guò)低，會(huì)造成制品內(nèi)外冷卻速率不均勻一致，使其內(nèi)部形成真空泡或收縮，因而引起內(nèi)應(yīng)力。解決方法：由于結(jié)晶、取向不同，冷卻速率不一，易造成應(yīng)力集中，制品質(zhì)量不均?？刹捎脽崽幚恚ㄍ嘶鹛幚恚┓椒右越鉀Q。12. 簡(jiǎn)述熱固性塑料和橡膠的注射成型原理。熱固性塑料注射成型原理(p306):熱固性塑料受熱成型過(guò)程中不僅發(fā)生物理狀態(tài)的變化，而且還發(fā)生不可逆的化學(xué)變化。熱固性塑料的主要組分是線型或稍帶支鏈的低相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物，而且聚合物分子鏈上存在可反應(yīng)的活性基團(tuán)。加進(jìn)料筒內(nèi)的熱固性塑料受熱轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)而成為有一定流動(dòng)性的熔體，但有可能因化學(xué)反應(yīng)而使黏度變高，甚至交聯(lián)成固體，當(dāng)然這需要一定的溫度和時(shí)間。所以為了便于注射成型能順利進(jìn)行，要求成型物料首先在溫度相對(duì)較低的料筒內(nèi)預(yù)塑化到半熔融狀態(tài)，在隨后的注射充模過(guò)程中受到進(jìn)一步的塑化，在通過(guò)噴嘴時(shí)必須達(dá)到最佳的黏流狀態(tài)，注入高溫模腔后繼續(xù)加熱，物料就通過(guò)自身反應(yīng)基團(tuán)或反應(yīng)活性點(diǎn)與加入硬化劑的作用，經(jīng)一定的時(shí)間的交聯(lián)固化反應(yīng)，使線型樹(shù)脂逐漸變成體形結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時(shí)放出的低分子物(如氨、水等)必須及時(shí)排出，以便反應(yīng)順利進(jìn)行，使模內(nèi)物料的物理機(jī)械性能達(dá)到最佳，即可成為制品而脫模。橡膠的注射成型原理(p301):一般經(jīng)過(guò)預(yù)熱、塑化、注射、保壓、硫化、出模等幾個(gè)過(guò)程，這與塑料注射成型工藝相似。第九章 壓延成型2.壓延時(shí)，壓延機(jī)的輥筒為何會(huì)產(chǎn)生撓度，對(duì)壓延質(zhì)量有何影響?說(shuō)明對(duì)撓度有何補(bǔ)償方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)？(p322)物料在輥筒的間隙受壓延時(shí)，對(duì)輥筒的橫向壓力，這種企圖將輥筒分開(kāi)的作用力稱(chēng)為分離力，將使兩端支撐在軸承上的輥筒產(chǎn)生彈性彎曲，其程度大小以輥筒軸線中央部位偏離原來(lái)水平位置的距離表示，稱(chēng)為輥筒的撓度。撓度的產(chǎn)生造成壓延制品的厚度不均，其橫斷面呈中間部位厚兩端部分薄的現(xiàn)象，為了克服這種現(xiàn)象，通常采用中高度法、軸交叉法與預(yù)應(yīng)力法來(lái)補(bǔ)償輥筒彈性變形對(duì)薄膜橫向厚度分布均勻性的影響。中高度 如圖1116所示，即把輥筒的工作表面加工成中部直徑大，兩端直徑小的腰鼓型，沿輥筒的長(zhǎng)度方向有一定的弧度，中部凸出的高度h稱(chēng)為中高度或凹凸系數(shù)。 軸交叉 如果將其中一個(gè)輥筒的軸線在水平面上稍微偏動(dòng)個(gè)角度時(shí)(鈾線仍不相交)，則在相筒中心間隙不變的情況下增大兩端的間隙，這就等于輥筒表面有了一定弧度(圖)軸交叉造成的間隙彎曲形狀和因分離力所引起的間隙彎曲并非充全一致(圖) 預(yù)應(yīng)力 這種方法是用機(jī)械或液壓裝置在軸承外端的輥頸上對(duì)其施加應(yīng)力，致使輥筒預(yù)先產(chǎn)生彈性變形，共方向正與分離力所引起的變形方向相反這樣，在壓延薄膜時(shí)，輥筒所受兩種變形便會(huì)互相抵消。 在實(shí)際生產(chǎn)中往往把上述三種補(bǔ)償方式結(jié)合使用。3.用四輥壓延機(jī)壓延塑料薄膜時(shí)各輥的溫度和轉(zhuǎn)速應(yīng)如何控制？為什么？(p331)在壓延操作時(shí)，輥筒溫度須按T輥IIIT輥VIT輥IIT輥I的方式進(jìn)行操作。因(a)為了使物料一次貼合輥筒。(b)防止夾入空氣而導(dǎo)致薄膜帶有氣泡。(c)輥III的溫度大于或近等于輥IV的溫度，使物料通過(guò)輥III和輥IV之間隙中，不會(huì)包住輥IV，這樣有利于薄膜的引離。壓延操作時(shí)，輥間轉(zhuǎn)速須具有一定的數(shù)比并按輥III輥VI輥II輥I的方式進(jìn)行操作。壓延機(jī)輥筒最適宜的轉(zhuǎn)速主要油壓延的物料和制品厚度要求來(lái)決定的，一般軟質(zhì)制品壓延時(shí)轉(zhuǎn)速要高于硬質(zhì)制品的壓延。壓延機(jī)相鄰兩輥筒線速度比稱(chēng)為輥筒的速比，壓延輥筒具有速比的目的在于：使壓延物料依次黏輥，使物料受到剪切，能更好地塑化，還可以使壓延物取得一定的延伸和定向作用。4.何謂壓延效應(yīng)？產(chǎn)生原因及減小的方法是什么?(p332)壓延效應(yīng) 由于物料在壓延過(guò)程中，在通過(guò)壓延輥筒間隙時(shí)受到很大的剪切力和一些拉伸應(yīng)力，因此高聚物大分子會(huì)沿著壓延方向做定向排列，以致制品在物理機(jī)械性能上出現(xiàn)各向異性，這種現(xiàn)象在壓延成型中稱(chēng)為壓延效應(yīng)。壓延效應(yīng)的大小受到壓延溫度、輥筒的轉(zhuǎn)速與速比、輥隙存料量、制品厚度以及物料的性質(zhì)等因素的影響。物料溫度適當(dāng)提高，可以提高其塑性，加強(qiáng)大分子的熱運(yùn)動(dòng)，破壞其定向排列，壓延效應(yīng)應(yīng)可以降低；輥筒的轉(zhuǎn)速與速比增加，壓延效應(yīng)提高，若轉(zhuǎn)速下降，則壓延的時(shí)間增加，壓延效應(yīng)應(yīng)可降低；輥隙存料量多，壓延效應(yīng)上升；制品的厚度小，物料受到剪切作用增加，則壓延效應(yīng)英也增加，所以壓延制品越薄，質(zhì)量難以保證，這也是為何薄膜厚度小于0.05mm很少用壓延法生產(chǎn)，而多采用擠出吹塑法的原因；物料中采用針狀或片狀配合劑，易帶來(lái)較大的壓延效應(yīng)，物料的表現(xiàn)黏度大，壓延效應(yīng)也大，要消除這些因素而產(chǎn)生壓延效應(yīng)，應(yīng)盡量不使用各向異性的配合劑和提高物料的塑性，壓延后緩慢冷卻，有利于取向分子松弛，也可降低壓延效應(yīng)，此外引離輥、冷卻輥和卷取輥等之間的速比，也對(duì)壓延效應(yīng)有影響。第十章 二次成型1.簡(jiǎn)述二次成型的黏彈性原理。利用聚合物推遲高彈形變的松馳時(shí)間的溫度依賴(lài)性，在聚合物玻璃化溫度以上的Tf附近，使聚合物半成品（管，中空異型材等）快速變形，然后保持形變，在較短時(shí)間內(nèi)冷卻到玻璃化溫度或結(jié)晶溫度以下，使成型物的形變被凍結(jié)下來(lái)，這就是中空成型的粘彈性原理。2.根據(jù)型胚生產(chǎn)特征，中空吹塑成型可分為哪兩大類(lèi)型？請(qǐng)用框圖表是這兩種成型方法的工藝過(guò)程。熱胚吹塑與冷胚吹塑。 一步法：注射型坯一經(jīng)成型，還在塑性狀態(tài)模具開(kāi)啟；進(jìn)入成型的第二階段，即把芯軸連同型坯迅速送到吹塑模具中，打開(kāi)壓縮空氣閥門(mén)，經(jīng)芯軸吹入壓縮空氣，使還處于熔融狀態(tài)的型坯吹脹至模腔的形狀，在模具內(nèi)冷卻后打開(kāi)