注塑成型習(xí)題及答案

1、高分子材料成型加工基礎(chǔ)注塑成型習(xí)題及答案高分子材料成型加工基礎(chǔ)注塑成型習(xí)題及答案2010-08-08 10：25第六章注塑成型一、簡答題1.簡單描述一個(gè)完整的注塑過程。塑化物料，注塑，保壓冷卻，開模，脫模，合模2.注塑制品有何特點(diǎn)。壁厚均勻；制品上有凸起時(shí)，要對(duì)稱，這樣容易加工；為加強(qiáng)凸臺(tái)的強(qiáng)度.要設(shè)筋，并在拐角處加工出圓角；傾斜的凸臺(tái)或外形會(huì)使模具復(fù)雜化，而且體積變大，應(yīng)該設(shè)計(jì)為和分型面垂直的形狀；深的凹進(jìn)部分.盡可能的集中在制品的同一側(cè)；對(duì)于較薄的壁.為避免出現(xiàn)側(cè)凹，可將制品上的凹孔設(shè)計(jì)成v形槽；所有的拐角處都應(yīng)有較大的圓角。3.注塑機(jī)有幾種類型，包括哪些組成部分。按傳動(dòng)方式：機(jī)械式注塑機(jī)

2、，液壓式注塑機(jī)，機(jī)械液壓式注塑機(jī)按操縱方式：手動(dòng)注塑機(jī)、半自動(dòng)注塑機(jī)、全自動(dòng)注塑機(jī)按塑化方式：柱塞式注塑機(jī)、預(yù)塑式注塑機(jī)、橡膠注塑機(jī)包括以下：注射裝置、合模裝置、液壓電氣控制系統(tǒng)4.柱塞在柱塞式注塑機(jī)中的作用。柱塞將注塑力傳遞至聚合物，并將一定的熔料快速注射入模腔。5.擠出機(jī)和注塑機(jī)的螺桿有何異同。注塑機(jī)的螺桿存在前進(jìn)、后退運(yùn)動(dòng)，多為尖頭，壓縮比較小6.為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴可采用哪幾種形式，描述每種形式的工作原理。小孔型：孔徑小而射程長。料壓閉鎖型：利用預(yù)塑時(shí)熔料的壓力，推動(dòng)噴嘴芯達(dá)到防止流涎彈簧鎖閉式：用彈簧側(cè)向壓合頂針?？煽劓i閉式：用液(或電、氣)動(dòng)控制頂針開閉7.鎖模系統(tǒng)有哪幾種型式，

3、描述每種型式的工作原理。液壓式，軸桿式8.注塑機(jī)料筒清洗要注意哪些問題。1.首先使用上要注意操作的問題。2.如果加工的物料有腐蝕性，且停機(jī)后需要一定時(shí)間才開機(jī)，則要及時(shí)對(duì)料筒進(jìn)行清洗。清洗工作應(yīng)在料筒加熱情況下進(jìn)行，一般用聚苯乙烯作為清洗料。在清洗結(jié)束后，立即關(guān)閉加熱開關(guān)，并做結(jié)束工作。3.如果是一般物料，清洗時(shí)一定要升溫到上次實(shí)驗(yàn)物料的熔點(diǎn)之上進(jìn)行清洗，否則螺桿會(huì)扭斷。后在降溫到所需溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4.清洗時(shí)可采用高低不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行清洗，容易洗凈。最后在所需轉(zhuǎn)速清洗，后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。9.嵌件預(yù)熱有何意義。為了裝配和使用強(qiáng)度的要求，理解塑件內(nèi)常常嵌入金屬嵌件。注射前，金屬嵌件先放進(jìn)模具內(nèi)的預(yù)定位段，而

4、后經(jīng)注射成型才能和塑料成為一個(gè)整體。由于塑料與金屬的熱性能差異很大，兩者收縮率不同，因此，有嵌件的塑料制品，在嵌件周圍易出現(xiàn)裂紋或制品強(qiáng)度較低。設(shè)計(jì)制品時(shí)應(yīng)加入制件周圍塑料的厚度，同時(shí)對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱也是必要的。因?yàn)榍都A(yù)熱可以減小塑料熔體與嵌件的溫差，使嵌件周圍的塑料熔體冷卻比較慢，收縮比較均勻，產(chǎn)生一定的熔料收縮作用，以防止嵌件周圍產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。10.料筒加熱效率跟哪些因素有關(guān)。料筒本身的材料、壁厚，加熱器的種類與分布，以及加熱介質(zhì)的選擇。11.柱塞式注塑機(jī)中壓力損失跟哪些因素有關(guān)。物料在料筒內(nèi)的輸送速度，粒料與料筒壁的序擦系數(shù)、粒狀區(qū)的長度、粒狀區(qū)直徑。12.塑料熔體進(jìn)入模腔后，流

5、動(dòng)可分為哪幾種情況，并對(duì)其簡單描述。噴射流動(dòng)，擴(kuò)展性流動(dòng)，失穩(wěn)流動(dòng)13.注塑制件后處理有哪些方法，各有什么意義。熱處理，調(diào)濕處理，熱處理的實(shí)質(zhì)：使強(qiáng)迫凍結(jié)的分子鏈得到松他，凝固的大分子鏈段轉(zhuǎn)向無規(guī)位置，從而消除這一部分的內(nèi)應(yīng)力。提高結(jié)晶度，穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高結(jié)晶塑料制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率。調(diào)濕處理是為了在較短的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的尺寸。同時(shí)還可以加快達(dá)到吸濕平衡，從而改善制件的柔曲性和韌性，使它的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度均有提高。14.結(jié)晶性塑料和非晶塑料在注塑工藝上有何不同。塑化階段，結(jié)晶性塑料的塑化需要更長的時(shí)間冷卻階段，結(jié)晶性塑料的冷卻要嚴(yán)格控制，冷卻的快慢直接影響塑件的物性15.聚

6、丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯塑料注塑需要主要哪些問題。1)聚丙烯：非極性的結(jié)晶塑料，吸水率很低，注射時(shí)一般不需要進(jìn)行干燥；成型溫度范圍較寬；抗氧化能力很低，成型前應(yīng)加入抗氧劑等助劑。熔體流動(dòng)性較好，當(dāng)成型薄壁、復(fù)雜制件時(shí)，機(jī)筒溫度可提高；制品較厚時(shí)，機(jī)筒溫度可降低；因?yàn)榻Y(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度將有助于制品結(jié)晶度的增加；如模溫過低，冷卻速度太快，澆口道早凍結(jié)，不僅結(jié)晶度低、密度小，而且制品內(nèi)應(yīng)力較大，甚至引起充模不滿和制品缺料；聚丙烯注射制品的收縮率為1.2%。此外，由于它的Tg較低，結(jié)晶使得制品在室溫下存放時(shí)常會(huì)發(fā)生后收縮，對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的制品，應(yīng)進(jìn)行熱處理；制件在低溫下表現(xiàn)脆性，

7、對(duì)缺陷比較敏感，避免尖角的設(shè)計(jì).2)聚酰胺：聚酰胺類塑料在分子結(jié)構(gòu)中含有親水的酞胺鍵易吸濕，成型前必須進(jìn)行干燥，以使水分降至0.3%以下。含水員高，成型時(shí)會(huì)使熔體粘度下降，制品表面出現(xiàn)氣泡，銀絲和斑紋等缺陷，以致使制品力學(xué)性能下降。聚酰胺在干燥時(shí)邊防止氧化變色.因?yàn)樗鼘?duì)氧很敏感，易產(chǎn)生氧化降解。因此，干燥時(shí)最好采用真空干燥。干燥后的物料應(yīng)注意保存，以防止再吸溫。塑化階段因?yàn)槿廴跍囟确秶^窄，熔體粘度?。毫鲃?dòng)性大，熔體的熱穩(wěn)定性差，特別是和空氣接觸時(shí)易降解，成型收縮率較大。因此注射時(shí)對(duì)設(shè)備及成型工藝條件的選擇都應(yīng)考慮以上的一些特性。3)聚碳酸酯：聚碳酸能的成型，對(duì)溫度的調(diào)節(jié)比壓力調(diào)節(jié)更為重要。聚

8、碳酸酯制品的吸濕性小，吸濕的制品，其尺寸及力學(xué)強(qiáng)度均無顯著變化。但是注塑成型前樹脂必須進(jìn)行干燥處理，極微量的水分都會(huì)導(dǎo)致成型的制品中就會(huì)出現(xiàn)銀紋、氣泡，甚至破裂，引起制品強(qiáng)度明顯下降。聚碳酸酯制法不同，其分子量差異較大，再加上樹脂本身分子員分布的不均勻?qū)Τ尚图庸び泻艽笥绊?。聚碳酸酯成型收縮率很小，但熔融粘度大，流動(dòng)性差，冷卻速度快，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此；聚碳酸形成型工藝要求比較嚴(yán)格。4)聚苯乙烯：聚笨乙烯為無定形塑料，本身吸水率很小，成型前不一定要進(jìn)行干燥。處于粘流態(tài)的聚苯乙烯，其粘度對(duì)剪切速率和溫度都比較敏感，在注射成型中是增大注射壓力或升高機(jī)簡溫度都會(huì)使熔融粘度顯著下降。聚苯乙烯分子鏈比

9、較剛性，成型中容易產(chǎn)生分子取向和內(nèi)應(yīng)力，為了減小這些弊病，除調(diào)整工藝參數(shù)和改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)外，應(yīng)對(duì)制品進(jìn)行熱處理，模具溫度應(yīng)盡員保持均勻，聚苯乙烯脆性，力學(xué)強(qiáng)度差，熱膨脹系數(shù)大，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。16.熱固性塑料傳遞模塑有哪幾種形式，簡單描述他們的不同點(diǎn)。1)罐式(或噴嘴式)：將預(yù)熱的物料裝入模具上部的傳遞料筒中，閉合模具模塑料被加熱成熔體，然后通過壓機(jī)對(duì)壓柱加壓，熔體經(jīng)噴嘴注入型腔成型，升高模具溫度使型腔內(nèi)的熔體交聯(lián)固化，取模取出制品。2)柱塞式：在靜止的壓機(jī)平臺(tái)上安裝上一個(gè)獨(dú)立的液壓缸即解決了罐式模塑成型的弊端，液壓缸提供了兩個(gè)獨(dú)立的壓力功能：將熱料從料槽中傳遞到模具的過程中緊緊閉臺(tái)上下模

10、具；提供足夠的柱塞壓力，獨(dú)立于閉模運(yùn)動(dòng)。這一模塑系統(tǒng)允許模具設(shè)計(jì)者省去料格式模具很大的澆口，從而極大地降低了注射量和物料浪費(fèi)。3)螺桿式：此種成型能在相同條件下獲得密度均勻具有精確質(zhì)量預(yù)成型坯，省去了預(yù)成型和預(yù)熱元件。模塑機(jī)利用一個(gè)擠壓機(jī)對(duì)模塑料進(jìn)行預(yù)熱和預(yù)成型，方法是使料斗內(nèi)的原料進(jìn)入螺桿槽，螺桿位于外部加熱的料筒內(nèi)。從料筒中擠出已加熱的物料使之進(jìn)入位于中心的傳遞料筒而后被擠入模具。17.簡述樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding,RTM)。樹脂傳遞模塑是一種閉合模塑技術(shù)，在成型時(shí)，樹脂被注射進(jìn)入模腔內(nèi)，在壓力作用下，樹脂在增強(qiáng)材料預(yù)制件中流動(dòng)且傳遞到各個(gè)部位。樹脂注射完

11、畢后，經(jīng)過固化反應(yīng).制成最終產(chǎn)品。分為，真空模塑，共注射樹脂傳遞模塑，柔性樹脂傳遞模塑等。RTM有以下特點(diǎn)：(1)RTM工藝分增強(qiáng)材料預(yù)成型坯加工和樹脂注射固化兩個(gè)步驟,具有高度靈活性和組合性；(2)采用了與制品形狀相近的增強(qiáng)材料預(yù)成型技術(shù),纖維樹脂的浸潤一經(jīng)完成即可固化,因此可用低粘度快速固化的樹脂,并可對(duì)模具加熱而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；(3)增強(qiáng)材料預(yù)成型體可以是短切氈、連續(xù)纖維氈、纖維布、無皺折織物、三維針織物以及三維編織物,并可根據(jù)性能要求進(jìn)行擇向增強(qiáng)、局部增強(qiáng)、混雜增強(qiáng)以及采用預(yù)埋和夾芯結(jié)構(gòu),可充分發(fā)揮復(fù)合材料性能的可設(shè)計(jì)性；(4)閉模樹脂注入方式可極大減少樹脂有害成分對(duì)人體

12、和環(huán)境的毒害；(5)RTM一般采用低壓注射技術(shù)(注射壓力4kg/cm2),有利于制備大尺寸、外形復(fù)雜、兩面光潔的整體結(jié)構(gòu),及不需后處理制品；(6)加工中僅需用樹脂進(jìn)行冷卻；(7)模具可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的要求選擇不同的材料,以降低成本。18.熱固性塑料注塑對(duì)原料有何要求。(1)要有便于進(jìn)料的特定形狀，要造粒，保證下料通暢計(jì)量準(zhǔn)確，環(huán)境清潔；(2)流動(dòng)性好，低分子及揮發(fā)物少，便于注射成型。(3)在料筒內(nèi)熱穩(wěn)定性好，不影響注射速度；(4)在模具內(nèi)固化速度快(5)不粘污模具，易脫模；(6)質(zhì)均無雜質(zhì)。19.熱固性塑料注塑機(jī)有何特點(diǎn)。熱固性塑料注射機(jī)屬于專用注射機(jī)，是在熱塑性塑料注射機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在

13、結(jié)構(gòu)上有很多相同之處。熱固性與熱塑性塑料注射機(jī)主要差別在塑化部件和鎖模系統(tǒng)上?？煞譃橹胶吐輻U式兩大類。用于熱固性塑料注塑成型的螺桿長徑比和壓縮比較小，螺槽較深注射噴嘴較短，噴嘴錐空反向。料簡一般用電加熱形式.溫度較高。模具一般不用加熱.若注射工程塑料時(shí).模具加熱為80-90，料溫高于模溫。20.熱固性塑料注塑工藝控制特點(diǎn)。注射成型過程是：塑料經(jīng)過料斗進(jìn)入具有一定溫度的料筒中受熱軟化，并隨著料筒溫度的升高和螺桿旋轉(zhuǎn)。塑料不斷地受到剪切和料簡壁摩擦發(fā)熱濕度升高，塑化成粘流狀態(tài)，粘度從大到小.又從小向大變化；然后，在螺桿的推動(dòng)下，塑料經(jīng)過噴嘴和流道注射到高溫模具中，粘度迅速增大，經(jīng)過適當(dāng)時(shí)間的保

14、溫固化，最后開模出件。塑料從進(jìn)料筒到出料筒期間，發(fā)生物理變化同時(shí)發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，而從噴嘴注入高溫模腔中后，則發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化，變成網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)。最佳的注射應(yīng)該在粘度小以及粘度對(duì)溫度和時(shí)間的變化率較小的范圍內(nèi)。通過對(duì)模塑料溫度、模具填充速率、模塑料流動(dòng)速率、模塑料固化度、充模密度這些參數(shù)的控制來對(duì)熱固性塑料注塑進(jìn)行控制和調(diào)整。二、通過查閱資料回答下列問題1.簡述氣體輔助注塑成型。氣體輔助注射成型過程是先向模具型腔內(nèi)注入經(jīng)準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體，再通過氣孔、澆口、流道或直接注入壓縮氣體，氣體在型腔中塑料熔體的包圍下沿阻力最小的方向擴(kuò)散前進(jìn)，對(duì)塑料熔體進(jìn)行穿穿和擠壓，推動(dòng)塑料熔體充滿模具

15、型腔，并對(duì)塑料進(jìn)行保壓，待塑料冷卻后開模頂出。整個(gè)成型周期可細(xì)分為6個(gè)階段。(1)塑料充填階段：這一階段與傳統(tǒng)注射成型不同點(diǎn)為熔體只充滿局部型腔，空余部分要靠氣體補(bǔ)充。(2)切換延遲階段：從塑料熔體注射結(jié)束到氣體注射開始(3)氣體注射階段：從氣體開始注射到整個(gè)型腔充滿時(shí)止(4)保壓階段：熔體內(nèi)氣體壓力保持不變或略升高，使氣體在塑料內(nèi)部繼續(xù)穿透(稱為二次穿透)以補(bǔ)償冷卻引起的塑料收縮。(5)氣體釋放階段：氣體人口壓力降為零。(6)頂出階段：當(dāng)制品冷卻到一定程度后開模頂出。成型特點(diǎn)是：注射壓力小；制品翹曲變形小；可保證壁厚差異較大的制品的質(zhì)量；可消除縮痕，提高表面質(zhì)量；可提高制品的強(qiáng)度與剛度；可簡

16、化澆注系統(tǒng)，減少模具費(fèi)用；降低鎖核力，從而降低設(shè)備成本；縮知成型周期(冷卻時(shí)間)。2.什么是微孔塑料。80年代中期才開始研制成功的新型泡沫塑料，其泡孔直徑為0.1-10um，泡孔密度為109-1015/cm3。材料密度比發(fā)泡前少5%-98%。聚合物中的自由體積和缺陷能被一些微小的孔所取代，微孔將能減緩材料內(nèi)部的應(yīng)力集中，從而優(yōu)化材料的性能，改善材料的沖擊性能。3.微孔泡沫塑料的物理性能特點(diǎn)。首先，微孔發(fā)泡塑料中的氣體濃度高于一般物理發(fā)泡，其次，微孔發(fā)泡的成核數(shù)要大大超過一般物理發(fā)泡成型；再者，微孔發(fā)泡材料產(chǎn)品中的泡孔以及泡孔尺寸分布均勻而且氣泡直徑小，氣孔為閉孔結(jié)構(gòu)。4.微孔泡沫塑料的制備方法

17、有哪些?1)微孔發(fā)泡注射成型：采用超臨界的惰性氣體受到限制，微孔發(fā)泡注射成型采用超臨界的惰性氣體(CO2、N2)作為物理發(fā)泡劑.其工藝過程分為四步：a氣體溶解：將惰性氣體的超臨界液體通過安裝在構(gòu)簡上的注射器注人聚合物熔體中，形成均相聚合物/氣體體系；b成核：充模過程中氣體因壓力下降從聚合物中析出而形成大量均勻氣核；c氣泡長大：氣在精確的溫度和壓力控制下長大；d定型：當(dāng)氣泡長大到一定尺寸時(shí)，冷卻定型。2)超臨界流體沉析法,3)相分離法,4)飽和氣體法，5)單體聚合法等。5.簡述可熔芯注塑成型。熔芯注射成型當(dāng)注射成型結(jié)構(gòu)上難以脫模的塑料件，將類似石蠟鑄造的熔芯成型工藝引入注射成型，形成了所謂的熔芯

18、注射成型方法。熔芯注射成型的基本原理是：先用低熔點(diǎn)合金鑄造成可熔型芯，然后把可熔型芯作為該件放入模具中進(jìn)行注射成型，冷卻后把含有型芯的制件從模腔中取出，再加熱將型芯熔化。為縮短型芯熔出時(shí)間，減少塑料件變形和收縮，一般采用油和感應(yīng)線圈同時(shí)加熱的方式，感應(yīng)加熱使可熔型芯從內(nèi)向外熔化，油加熱熔化殘存在塑料件內(nèi)表面的合金表皮層。熔芯注射成型特別適于形狀復(fù)雜、中空和不宜機(jī)械加工的復(fù)合材料制品，這種成型方法與吹塑和氣輔助注射成型相比，雖然要增加鑄造可熔型芯模具和設(shè)備及熔化型芯的設(shè)備，但可以充分利用現(xiàn)有的注塑機(jī)，且成型的自由度也較大。熔芯注射成型中，制件是圍繞芯件制成的。制成后芯件隨即被格去，這似乎與傳統(tǒng)基

19、礎(chǔ)工業(yè)的做法類似，并不新奇。但是關(guān)鍵問題在于芯件的材料，傳統(tǒng)的材料是不可能用來作為塑料加工中的芯件的，首先是不夠堅(jiān)硬，難以在成型過程保持其形狀，尤其是不能承受壓力和熔體的沖擊，更主要的是精度絕不適合塑料制品的要求，所以，關(guān)鍵是要找到芯件的合適材料。目前常采用的Sn-Bi和Sn-Pb低熔點(diǎn)合金。6.簡述液體-氣體輔助成型。氣輔成型是通過高壓氣體在注塑制件內(nèi)部產(chǎn)生中空截面，利用氣體積壓，減少制品殘余內(nèi)應(yīng)力，消除制品表面縮痕，減少用料，顯示傳統(tǒng)注射成型無法比擬的優(yōu)越性。氣體輔助注射的工藝過程主要包括三個(gè)階段：起始階段為熔體注射，熔體只充滿型腔的60%-95%。第二階段為氣體注人，把高壓惰性氣體注人熔

20、體芯部，熔體前沿在氣體壓力的驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)向前流動(dòng)，直至充滿整個(gè)型腔。第三階段為氣體保壓，該階段使制件在保持氣體壓力的情況下冷卻.進(jìn)一步利用氣體各向同性的傳壓特性在制件內(nèi)部均勻地向外施壓，并通過氣體膨脹補(bǔ)充因熔體冷卻凝固所帶來的體積收縮(二次穿透)，保證制品外表面緊貼模壁。水輔助注射成型用水代替氮?dú)廨o助熔體流動(dòng)，最后利用壓縮空氣將水從制件中壓出。與氣體輔助注射成型相比，水輔助注射成型能夠明顯縮短成型時(shí)間和減小制品壁厚，可應(yīng)用于任何熱塑性塑料的制件。7.簡述推拉(push-pull)注塑成型。這種成型方法可消除塑料件中熔體縫、空隙、裂紋以及顯微疏松等缺陷，并可控制增強(qiáng)纖維的排列它采用主、輔兩個(gè)注射單

21、元和一個(gè)雙繞口模具。工作時(shí)，主注射單元推動(dòng)熔體經(jīng)過一個(gè)繞口過量充填模腔。多余的料經(jīng)另一澆口進(jìn)人輔助注射單元，輔助注射螺桿后退以接受模腔中多余熔體；然后輔助注射螺桿往前運(yùn)動(dòng)向模腔注射熔體，主注射單元?jiǎng)t接受模腔多余熔體。主、輔注射單元如此反復(fù)推拉，形成模腔內(nèi)熔體的振動(dòng)剪切流動(dòng)，當(dāng)靠近模壁的熔體固化時(shí)，芯部的熔體在振動(dòng)剪切流動(dòng)，當(dāng)靠近靠近模壁的熔體固化時(shí)，芯部的熔體在振動(dòng)剪切的作用下產(chǎn)生取向并逐漸固化，形成高取向度的制品.一般制品成型需10次左右的循環(huán)，最高的可達(dá)40次。推-拉注射成型的周期比普通注射成型的周期長，但由于在推拉運(yùn)動(dòng)中材料被冷卻固化，保壓階段對(duì)于控制收縮和翹曲已不是很重要了。在推-拉注

22、射成型中，注射階段和保壓階段合二為一。用此種注射工藝對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)LCP的推-拉注射成型結(jié)果表明，與常規(guī)的注射成型相比，材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲彈性模量可大大提高。8.簡述多點(diǎn)注塑成型。利用多點(diǎn)進(jìn)行注射的成型方式，可形成顏色分布的制品，可以減少溶體的流動(dòng)長度，成型周期縮短，缺點(diǎn)是熔接痕增加，制品強(qiáng)度會(huì)有所影響。9.簡單介紹反應(yīng)注塑成型(Reaction Injection Molding)。反應(yīng)注射成型的原理是將反應(yīng)原材料經(jīng)計(jì)量裝置計(jì)量后泵入混合頭，在混合頭中碰撞混合，然后高速注射到密閉的模具中，快速固化，脫模，取出制品。反應(yīng)注射成型是將兩種或兩種以上的低粘度高活性失穩(wěn)液體物料，經(jīng)過計(jì)量泵送入混合

23、頭，在高壓下經(jīng)過激烈撞擊混合，然后高速注入密閉的模具內(nèi)，完成聚合，交聯(lián)固化成型等一系列工藝過程，這是一種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，可以有目的的控制其性能。與傳統(tǒng)的注塑成型相比，反應(yīng)注射成型的特點(diǎn)是通過直接注射低粘廢物料使注射設(shè)備和模具成本顯著降低，對(duì)制作大型復(fù)雜制品尤為顯著；成型溫度和壓力低，成型快，能耗少；對(duì)產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，制品設(shè)計(jì)靈活，反應(yīng)注射成型與普通注射成型有本質(zhì)的不同，反應(yīng)注射成型是將液體狀的樹脂，以較低的壓力向模具內(nèi)注射，所以能成型極薄的制品；反應(yīng)注射是用低粘度的液體狀樹脂，以液面上升的形式充模，制品頂部必須能排氣；反應(yīng)注射過程是伴有化學(xué)反應(yīng)的，制品收縮大，易產(chǎn)生裂痕及氣泡，必

24、須有施加保壓的機(jī)構(gòu)。10.簡述層狀注塑成型。層狀注射成型是一種兼有共擠出成型和注射成型特點(diǎn)的成型工藝，該工藝能在復(fù)雜制件中任意地產(chǎn)生很薄的分層狀態(tài)。層狀注射成型同時(shí)實(shí)施兩種不同的樹脂注射，使其通過一個(gè)多級(jí)共擠模頭各股熔體在共擠模頭中逐級(jí)分層，各層的厚度變薄而層數(shù)增加，最終進(jìn)入注塑模腔疊加，保留通過上述過程獲得的層狀形態(tài)，即兩種樹指不是沿制品厚度方向呈無序共混狀態(tài)存在的，而是復(fù)合疊加在一起。據(jù)報(bào)道，層狀注射可成型每層厚度為0.1-10pm。層數(shù)達(dá)上千層的制品。因?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，保留了各組分材料的特性，比傳統(tǒng)共混料更能充分發(fā)揮材料性能，使其制品在阻隔氣全滲透、耐溶劑、透明性方面各具突出優(yōu)點(diǎn)。三、論述題1

25、.闡述擠出和注塑有何相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。相同：物料都要經(jīng)過塑化過程，最終通過模具賦予制品特定的形狀；一般都用螺桿式進(jìn)行塑化。不同：a.結(jié)構(gòu)不同：注塑成型包括注射系統(tǒng)，鎖模系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)與電器控制系統(tǒng)，注射模具；擠出成型包括加料裝置，料筒，螺桿，機(jī)頭口模。b.擠出成型一般可以連續(xù)成型：成型管材，板材，異型材，薄膜等；注塑成型一般是單間生產(chǎn)或者一模多腔。2.分別論述柱塞和螺桿式注塑機(jī)注塑過程中，傳熱、流動(dòng)與冷卻跟哪些因素相關(guān)，如何控制。柱塞式：物料在料筒內(nèi)熔化，熱量可以由電阻加熱器供給，物料的塑化依靠導(dǎo)熱和對(duì)流傳熱。通過柱塞將物料向前推進(jìn)，通過分流梭經(jīng)噴嘴注入模具。螺桿式：塑料的熔化熱來自機(jī)筒的外加熱

26、和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)與塑料之間的摩擦熱。螺桿可以旋轉(zhuǎn)也可以水平往復(fù)移動(dòng)，從而推動(dòng)物料的流動(dòng)。兩者的冷卻都是要通過模溫來控制。3.如何控制注塑溫度。溫度的測量和控制在注塑中是十分重要的。在多數(shù)注塑機(jī)上，溫度是由熱電偶感應(yīng)的并控制的。具體溫度大小控制，我們應(yīng)該根據(jù)材料的特性(eg.熔點(diǎn)，分解溫度，流動(dòng)性)，設(shè)備不同(eg.柱塞或螺桿式注塑機(jī))來分別進(jìn)行設(shè)定。4.如何控制注塑壓力。注塑壓力是指引起塑料流動(dòng)的壓力，可以用在射嘴或液壓線上的傳感器來測量。它沒有固定的數(shù)值，大體的要求是：模具填充越困難，注塑壓力也增大，注塑線壓力和注塑壓力是有直接關(guān)系。那么就要根據(jù)材料的特性，注塑機(jī)的類型，磨具的特點(diǎn)以及制品的質(zhì)量要

27、求等來控制壓力的大小，從而保證最終的成型要求。5.注塑制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因。注塑條件(如注射壓力及保壓壓力過大，模具溫度過低)；原料原因；注射機(jī)的選擇及制品的形狀(如厚度不均，嵌件等)、模具設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍?。四、分析題1.下圖是剛從模具中取出的注塑制件實(shí)物圖(一出四，即以此注塑成型四個(gè)制品)。(1)請(qǐng)指出A、B、C、D部位的名稱。簡要說明部位B的作用。A：主流道B：冷料井C：分流道D：澆口B的作用主要是用于存儲(chǔ)進(jìn)入流道的熔體前端冷料。(2)制件用于建筑上水管道的90度彎接頭。從使用要求考慮，選擇什么高分子材料?簡要談?wù)劺碛?。A BC DPPR作為一種新型的水管材料，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，它既可以用

28、作冷水管，也可以用作熱水管，由于其無毒、質(zhì)輕、耐壓、耐腐蝕，PPR管不僅適用于冷水管道，也適用于熱水管道，甚至純凈飲用水管道。PPR管的接口采用熱熔技術(shù)，管子之間完全融合到了一起，所以一旦安裝打壓測試通過，不會(huì)象鋁塑管一樣存在時(shí)間長了老化漏水現(xiàn)象，也不像PVC塑料管接口處一般用膠粘接，抗凍和耐熱能力都不好，所以很難用作熱水管，由于其強(qiáng)度不能適用于水管的承壓要求，所以冷水管也很少使用。大部分情況下，PVC管適用于電線管道和排污管道。2.某塑膠公司有如下原料：聚乙烯A(熔體流動(dòng)指數(shù)為7g/10min)；聚乙烯B(熔體流動(dòng)指數(shù)為0.3g/10min)；聚苯乙烯；聚碳酸酯；尼龍66。(1)擬生產(chǎn)50c

29、m、高300cm的垃圾桶，可選用什么成型方法，選擇上述什么原料(要簡述選擇的理由)?為了降低生產(chǎn)成本，打算在聚合物中加入30%碳酸鈣填料，請(qǐng)問在加入填料后，成型工藝可能做那些調(diào)整?選擇聚乙烯A，相對(duì)B而言，熔體流動(dòng)指數(shù)較高，加工較容易。聚苯乙烯太脆，會(huì)被強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕，不抗油脂，不適合做垃圾桶，PC和尼龍66原材料費(fèi)較高，也不適合做垃圾桶。大型垃圾桶可以用擠吹中空塑料成型。加入填料后，材料的黏度會(huì)有所提高，所以擠出過程中應(yīng)該提高溫度，以降低材料黏度，即降低加工難度。在吹塑時(shí)，氣體壓力不宜過大，避免基體和填料間的應(yīng)力開裂。(2)擬采用尼龍66生產(chǎn)打印機(jī)的傳動(dòng)齒輪。在選擇注塑機(jī)時(shí)應(yīng)注意什么?通常應(yīng)對(duì)

30、齒輪進(jìn)行什么后處理，談?wù)勗鯓雍筇幚?，以及后處理的意義?對(duì)于傳動(dòng)齒輪，在傳送動(dòng)力最大化的同時(shí)讓傳送錯(cuò)誤和噪音最小化，這就對(duì)齒輪的同心性、齒形以及其它的特性提出了很高的加工精確要求。高精密零件的加工與一般成型加工的要求相比較，需要注意更多的細(xì)節(jié)問題以及達(dá)到精確測量水平所要求的測量技術(shù)。相匹配的注塑機(jī)在溫度控制和壓力控制(包括注射壓力和保壓壓力)上必須能夠精確設(shè)定，模具一般不超過4個(gè)型腔，并且應(yīng)該從齒輪中心位置的一個(gè)澆口處注入。目前還研究了氣輔法和注射壓縮模塑法，作為改善輪齒質(zhì)量、齒輪整體精度、減小內(nèi)應(yīng)力的一種方法。因磨擦熱和環(huán)境條件的變化，塑料比金屬熱膨脹系數(shù)高許多，導(dǎo)致了制件的尺寸穩(wěn)定性較差。通

31、常會(huì)對(duì)注塑制件進(jìn)行退火后處理，即將制件加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。退火后的制件可有效消除殘余內(nèi)應(yīng)力，制件不易翹曲變形，尺寸穩(wěn)定性較好。(3)擬生產(chǎn)手機(jī)外殼，該公司有的工程師認(rèn)為采用聚苯乙烯較好，而有的工程師認(rèn)為采用聚碳酸酯較好，你認(rèn)為選用那種聚合物合適，談?wù)劺碛?。若選用聚碳酸酯，在成型過程中應(yīng)注意那些問題?選用PC較好。聚苯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性比較差，作為手機(jī)外殼可以被多種有機(jī)溶劑溶解，會(huì)被強(qiáng)酸強(qiáng)堿腐蝕，不抗油脂，并且在受到紫外光照射后易變色。質(zhì)地硬而脆，抗沖擊性能較差，作為手機(jī)外殼不耐摔，易破裂。聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。但其

32、耐磨性差，一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對(duì)表面進(jìn)行特殊處理。PC遇水容易水解，產(chǎn)生斷鍵、分子量下降和物理強(qiáng)度降低等現(xiàn)象。所以應(yīng)該嚴(yán)格控制PC中的水分，避免產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡銀紋等，通常在PC加工前需用熱風(fēng)干燥機(jī)干燥3-5小時(shí)。3、有如下幾種塑料制品需要成型：(10分)(1)PVC薄片，厚度0.30mm，寬度1.2m擠出成型：PVC粒料自料斗進(jìn)入料筒，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下，通過料筒內(nèi)壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段，在此松散固體向前輸送同時(shí)被壓實(shí)；在壓縮段，螺槽深度變淺，進(jìn)一步壓實(shí)，同時(shí)在料筒外加熱和螺桿與料筒內(nèi)壁摩擦剪切作用，料溫升高開始熔融，壓縮段結(jié)束；均化段使物料均勻，定溫、定量、定壓

33、擠出熔體，到機(jī)頭后通過一個(gè)狹縫型片狀口模成型，經(jīng)冷卻定型得到制品。(2)PE儲(chǔ)水桶，直徑1.5m，高1.5m。吹塑成型：物料通過上述擠出裝置，得到一個(gè)型坯，繼而從模唇與模芯的間隙中繼續(xù)擠出，對(duì)坯進(jìn)行預(yù)吹脹，最后高壓吹脹型坯，使之貼緊模具型腔，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品塑性成型階段。(3)PA6大型水力發(fā)電機(jī)軸瓦澆注成型：在常壓或低壓下將液態(tài)樹脂，這里指尼龍單體或預(yù)聚體澆注入模內(nèi)或外殼內(nèi)，固化成型。最后在對(duì)其外觀進(jìn)行適當(dāng)修正即可。(4)PP洗衣機(jī)內(nèi)桶注塑成型：塑膠材料在注塑機(jī)的料筒中經(jīng)過外部的加熱和螺桿的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的剪切熱對(duì)樹脂材料進(jìn)行塑化成熔體后，通過施加一定的壓力，把熔體注射到具有一定的形狀的型腔中經(jīng)過冷卻定

34、型后所產(chǎn)生的物品就為注塑。請(qǐng)談?wù)勆鲜鏊芰现破房捎檬裁捶椒ǔ尚?，簡述大致成型過程。4、下圖是采用毛細(xì)管流變儀測得的A、B兩種共聚PP的表觀粘度剪切速率關(guān)系曲線。某公司要注塑成型一批汽車用蓄電池殼(注意蓄電池殼中有許多跟外殼連在一起的很薄的隔板)，擬選用A和B兩種PP中的一種。(1)試分析兩種PP流動(dòng)曲線的特點(diǎn)。(2)你覺得應(yīng)該選擇哪一種PP較好，簡要談?wù)劺碛伞?3)如果你覺得只是知道該圖所示的流動(dòng)特點(diǎn)還對(duì)兩種PP加工特性了解不全面，你打算還要測試其它哪些性能，談?wù)劀y試獲得的數(shù)據(jù)對(duì)擬定工藝條件有何幫助。1.從圖中可以發(fā)現(xiàn)共聚物A，B的黏度都隨剪切速率的增加而減小，是典型的假塑性流體。在剪切速率較低

35、(小于500 s-1)時(shí)，兩種共聚物的黏度隨剪切速率變化都比較小，相同剪切速率下，A的黏度要略低于B。當(dāng)剪切速率繼續(xù)增加時(shí)(大于于500 s-1)，A和B的黏度繼續(xù)減小，但B黏度隨剪切速率變化更快，相同剪切速率下A的黏度大于B的黏度。2.注塑成型汽車用蓄電池殼，要求尺寸穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，抗蠕變性能好，滯后現(xiàn)象小，應(yīng)選擇A，相比于B，A對(duì)剪切速率更不敏感，說明A的分子鏈剛性更大，分子間作用力更強(qiáng)，成型后材料的尺寸穩(wěn)定性和抗蠕變性能也越好，在周期性外力作用下滯后現(xiàn)象更小。3.可以測A和B的熔融指數(shù)，這樣可以更清楚地了解他們的流動(dòng)性，為其成型工藝如壓力、溫度等提供依據(jù)；測定其分子量及其分布，分子量越

36、大，分子間作用力越強(qiáng)，成型溫度、壓力越高；測定其熔點(diǎn)，熔點(diǎn)是加工的最低溫度。B AShear rate(s-1)0 101 102 103 104 105 2005.某研究者做了如下實(shí)驗(yàn)：將部分馬來酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)加入PA66中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混后，注塑成型標(biāo)準(zhǔn)試樣，測試標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺口沖擊強(qiáng)度跟MAH-g-PE加入量的關(guān)系見下圖。其中，曲線A為成型后，僅室溫放置了24小時(shí)測得的結(jié)果；曲線B為成型后室溫放置5周測得的結(jié)果。(1)請(qǐng)簡要談?wù)劮胖脮r(shí)間對(duì)材料韌性的影響，并解釋其中的原因。(2)若用純的PA66塑料加工齒輪，馬上裝配到某機(jī)械上并將機(jī)械投入使用，你預(yù)測齒輪在使用過程中可

37、能出現(xiàn)什么問題。(3)為了克服(2)中的問題，若僅從成型加工方面考慮，應(yīng)對(duì)齒輪做怎樣的后處理，談?wù)労筇幚韺?duì)材料結(jié)構(gòu)和性能有哪些方面的影響。(4)為了克服(2)中的問題，若從材料改性方面考慮，加入部分MAH-g-PE。試談?wù)劶尤隡AH-g-PE后，在成型加工工藝、制品后處理方面應(yīng)做哪些調(diào)整，對(duì)制品其他性能有何影響。1.放置時(shí)間越長，韌性越差，因?yàn)镻A66和PE存在后期結(jié)晶現(xiàn)象，所以試樣會(huì)變硬，韌性變差。2.在使用過程中齒輪會(huì)變形，變脆。3.應(yīng)該進(jìn)行退火處理，通過退火可以消除制品中殘留的內(nèi)應(yīng)力，防止翹曲變形，使制品的尺寸穩(wěn)定性變好，另外可以使結(jié)晶更完善，力學(xué)強(qiáng)度提高。4.MAH-g-PE一方面可以

38、起到增韌作用，另一方面可以改善PA66的加工性能。加入MAH-g-PE后，成型溫度可以適當(dāng)降低，注射速率也可以降低點(diǎn)，制品的沖擊強(qiáng)度會(huì)提高，尺寸穩(wěn)定性提高，但是拉伸強(qiáng)度會(huì)降低，耐熱性變差。6.圖A和B和不相容共混物注塑試樣的形態(tài)三維和二維模型(注意A和B中注塑工藝、模具是不同的)。(1)試分析圖A和B包括哪幾層結(jié)構(gòu)，分散相形態(tài)有何特點(diǎn)。兩者有何不同。皮層(固化層)，過渡層(皮下層)和芯層。皮層含被拉伸的分散相粒子，過渡層含拉伸的分散相粒子和球狀分散相粒子，芯層只含球狀分散相粒子或橢球狀分散相粒子。兩者的不同點(diǎn)在于圖B表示的是澆口中的熔體，隨著流動(dòng)方向，固化層逐漸變厚，芯層逐漸變??；而圖A表示的

39、是制品的一部分，它的每一層的厚度都是均勻的。(2)圖A和B各是單澆口模具還是多澆口模具。圖A是多澆口模具；圖B是單澆口模具。(3)形成這樣的形態(tài)對(duì)制品性能有何影響?1.使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使制品機(jī)械性能下降。2.但表面的分散相的取向有助于提高材料的力學(xué)性能，甚至可以產(chǎn)生二次屈服現(xiàn)象。兩者相互競爭。(4)分析產(chǎn)生圖B這樣的形態(tài)的原因。請(qǐng)閱讀下面一段話，對(duì)你分析有所幫助(僅共參考，一些參考文獻(xiàn)未列出，圖10也未列出。其中的圖9是下圖B)。原因有三：第一，接觸冷模具表面的熔體前端會(huì)形成相同厚度的固化層，接著的熔體遇到固化層后仍會(huì)冷卻固化直到充模結(jié)束；第二，澆口部位的固化層比非澆口部位要經(jīng)歷更長的稠化時(shí)

40、間；第三，一旦固化層形成，其表面的剪切速率變?yōu)?。剪切速率從0到最大只有離固化層表面很薄的一層。由于同樣的原因，主要包含拉伸分散相粒子的皮下層隨著流動(dòng)方向變薄，而包含球狀粒子的芯層變得越來越厚。(5)翻譯帶橫線的一段話。Before mold filling,the preformed dispersed PC and PET droplets must have already experienced some degree of stretching in the high shear and elongational flow fields during the previous ble

41、nding process.The morphology evolution to the final solid-state structure after injection molding was determined by the flow fields experienced by the melt during mold filling,and the cooling rate during and after mold filling.The high shear and elongational fields during mold filling cause the defo

42、rmation and also the break up and coalescence of the dispersed particles.The final shape and size of the injection-molded bar is the product of the balance between deformation,breakup and coalescence.In the case of non-isothermal flow,the velocity distribution across the thickness has an inflection

43、point where the shear rate reaches the maximum27,while the shear rate is zero at the mold surface and the center.The shear rate profile in two positions of the cross section from gate to non-gate end is schematically ill ustrated in Fig.10.Compared to other shear rate profiles proposed in the litera

44、ture26,it presents asolidified layer with increasing thickness along melt flow direction.The solidified layer was formed continuously until cessation of mold filling.The solidified layer shown in Fig.9 contained elongated dispersed phase.That the solid layer close to the gate end was thicker is unde

45、rstandable because of the following facts：a.Even though the same thickness forms as the melt flow front touches the cold mold surface all along the mold,the material near the initial solid layer can continue to cool to solid until the cessation of mold filling.b.The solidified layer near the gate en

46、d experienced longer thickening time than that at the non-gate end.c.As soon as the solidified layer is formed,the shear rate in the previously solidified layer surface decreases to zero.Though the maximum shear rate appears near the solidified layer surface,there exists athin melt layer where the s

47、hear rate is relatively lowsince the shear rate changes continuously from zero at the surface of the solidified layer to the maximum at apoint quite close to the solidified layer.Based on the same reason,the subskin layer,mainly comprised of elongated dispersed phase,turns thinner along the melt flo

48、wdirection,while the core layer containing mainly spherical domains gets thicker and thicker from gate to non-gate end.The higher the melt flowrate is,the shorter the time is needed for mold filling,and the stronger the shear and elongational fields are.Hence,high injection speed promotes the deform

49、ation and the breakup of particles.As mentioned above,the final morphology is the product of the balance between deformation and breakup.From Figs 3 8(圖略),it was found that the deformation played apredominant role in the formation of the subskin layer since with the increase of the injection speed,t

50、he diameter of the elongated particles decreased significantly.The increase of injection speed shifted the position of the subsk in layer toward the bar surface(i.e.,the solidified layer became thinner),increased the aspect ratio of the dispersed particles,and reduced the diameter of the dispersed p

51、articles in the subskin layer.Moreover,for high speed injection molding,after mold filling,the melt exhibited relatively higher temperature than the case of low speed injection because the melt was exposed less time to acold mold and more heat was generated by the viscous friction during mold fillin

52、g.Therefore,the solidified layer was thinner at the moment of subskin layer formation,and the subskin layer started to develop at aposition closer to the surface.This effect also contributed to the subskin layer thickening.In the core zone,as observed in the SEM micrographs,the dispersed domains assumed the form of spheres and ellipsoids regardless of the injection speed.On the other hand,high injection speed brought about strong elongational and shear rate fields to promote the deformation and bre