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尼龙PA6棒材挤出模具设计与成型工艺研究

尼龙PA6棒材挤出模具设计与成型工艺研究

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作者：申振楠大连理工大学

学位级别：硕士

随着社会的进步和科学的发展,工程塑料的品种越来越多样性,应用也越来越广泛。工程塑料的研制和生产始于国外,短短几十年的时间发展迅速,从产量到品质逐年都有突破。尽管我国对工程塑料需求比较大,但是在高端工程塑料领域自产比例仍然很... 详细信息

随着社会的进步和科学的发展,工程塑料的品种越来越多样性,应用也越来越广泛。工程塑料的研制和生产始于国外,短短几十年的时间发展迅速,从产量到品质逐年都有突破。尽管我国对工程塑料需求比较大,但是在高端工程塑料领域自产比例仍然很低,在工程塑料性能、成型工艺和模具技术等方面仍比较落后。尼龙PA6是一种重要的工程塑料,广泛应用于汽车制造、航空航天、家用电器等领域中。但PA6材料流动性能差,成型过程中对温度比较敏感,成型温度范围很窄。本文针对PA6棒材挤出成型较为困难的工程问题,对挤出模具的流变学设计、制造方法、成型工艺和制品成型质量分析等进行了深入的研究。主要研究内容如下:首先,基于聚合物流变学理论进行了尼龙PA6棒材单腔挤出模具设计与成型过程数值分析。采用毛细管流变仪实验研究了材料的流变特性,得到了挤出成型的合理温度区间。采用数值分析方法研究了挤出模具加热区流道结构特征参数对熔体温度分布和剪切速率的影响规律。通过理论计算和数值分析相结合,设计了冷却定型结构并分析了螺旋形冷却水道的温度分布状况及冷却效果。其次,开展PA6棒材单腔挤出成型实验,获得了挤出成型工艺参数的合理范围,并对挤出棒材制品成型质量进行了对比分析。结果表明:改进后的挤出模具和冷却定型结构能够有效提高棒材成型效率,减少棒材制品表面银纹,提高棒材制品力学性能、结晶度以及内部组织致密程度,有效提高了成型制品的内在和外观质量,对于指导开发高质量的棒材挤出模具具有重要意义。最后,基于聚合物流变学理论和计算机流体动力学数值分析,研究了直排六腔挤出模流道结构对PA6熔体流动均匀性的影响规律。结果表明:平直段半径是影响熔体流动均匀性的主要因素,平直段长度和流道间距主要对内侧流道和外侧流道内的熔体流率产生了影响。通过数值分析得到了直排六腔挤出模流道合理结构参数,分析结果表明在此流道结构参数下熔体从主流道入口到各分流道出口处沿挤出方向压力降相近,流经各分流道的熔体体积流率相等。

关键词：尼龙PA6 挤出模具制品性能模具流道结构熔体流动均匀性

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