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成型工艺与超声外场对pa66注塑制件性能影响的研究

成型工艺与超声外场对PA66注塑制件性能影响的研究

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作者：胡继刚大连理工大学

学位级别：硕士

pa材料作为五大工程塑料之一,具有优良的综合性能,经上世纪诞生以来的几十年发展,已经成为汽车、交通、军事工业中不可或缺的材料。但pa材料的熔点较高,对成型温度又极为敏感,限制了其在相关领域的进一步应用。超声技术在注塑成型领域... 详细信息

pa材料作为五大工程塑料之一,具有优良的综合性能,经上世纪诞生以来的几十年发展,已经成为汽车、交通、军事工业中不可或缺的材料。但pa材料的熔点较高,对成型温度又极为敏感,限制了其在相关领域的进一步应用。超声技术在注塑成型领域的发展,使pa制件成型性能改善多了一种可能。但是超声能量在成型时对熔体冷凝过程、结晶行为的作用机理尚不明确,以及超声参数与工艺参数的交互作用对制件微观结构、宏观性能的影响都有待深入研究。本文针对以上问题,主要做了以下工作:首先,对所选择的pa66材料完成工艺参数优化的正交试验,探究熔体温度、模具温度、注射压力与注射速度对pa66制件拉伸强度及结晶度的影响规律,找出最佳工艺参数组合。通过两种分析手段对正交试验结果进行处理,结果表明:对pa66试样结晶度影响最大的是熔体温度,其次是模具温度、注射压力,注射速度对结果的影响最不明显;对试样拉伸强度影响最大的同样是熔体温度,其次是注射压力、模具温度、注射速度;并通过分析各工艺参数对试样结晶行为及力学表现的影响规律,确定了最佳成型工艺参数组合:熔体温度265℃,模具温度60℃,注射压力100 Mpa,注射速度80 mm/s。其次,在上述工艺参数组合下利用超声辅助模具完成了超声振动功率的单因素注塑成型实验,模具中超声振动的方向垂直于熔体流动方向。并通过拉伸试验、X射线衍射、偏光显微镜等手段对成型后的试样进行宏观力学及微观结构的分析。结果表明:超声振动功率为120W时,低辐高频振动会促进晶核产生及晶体结构的完善,制件结晶度增加,力学性能得到改善;超声振动功率超过120W后,振幅的增大对熔体造成的冲击增强,导致分子链不能稳定地从各方向排入晶格,使晶体完善程度及力学性能下降。最后,在固定功率的超声振动下分别完成以熔体温度、模具温度、注射压力为变量的单因素成型实验,探究超声振动与各工艺参数的交互作用对制件质量的影响。拉伸试验、X射线衍射、偏光显微镜等实验结果表明:600W的超声振动与较高的熔体温度、较低的注射压力相结合,对成型试样的结晶度有提升作用,与模具温度间的交互作用对试样力学性能影响不明显,此外由于600W的超声振动引起的高频机械冲击对熔体内晶体结构的破坏,超声外场下成型的各组试样的拉伸强度对比无超声的对照组均有不同程度的下降。

关键词： pa66制件力学性能正交试验工艺参数超声振动性能检测

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