透明注塑件残余应力与光学性能的研究

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1、摘要摘要透明注塑件因其优异的性价比得到越来越广泛的应用，但是残余应力的存在严重的影响了它的使用性能，特别是机械性能和光学性能。本文重点研究了透明注塑制品的残余应力和光学性能。在注塑过程中，复杂的热力过程形成了残余应力，通常认为残余应力包括热应力与流动应力两部分。但目前对残余应力的产生、发展及相互作用仍未完全明晰，通常是将残余流动应力与残余热应力分开处理，然后简单进行线性叠加。本文尝试用实验方法并结合数值模拟技术研究残余应力的分布和量化方法，以期对工程实践和理论研究有所贡献。光弹实验法是无损伤测量无定型材料残余应力的有效方法。本文用光弹法测量了一系列从薄到厚的聚碳酸酯Pc平板注塑件，发

2、现随着产品厚度的增加，残余应力的分布形态呈现出规律性的变化：1．当平板厚度小于某一数值时，残余应力沿熔体充填方向排布发展：2．当厚度大于某一数值时，残余应力环绕产品形状排布发展：3．当厚度介于两个临界值之间时，残余应力的分布同时存在上述两种趋势；4．残余应力分布形态发生变化时的厚度临界值与注塑材料有关，即残余应力的分布形态和构成是由产品的材料和厚度决定的。采用数值模拟方法探讨了产生此实验现象的原因，并提出如下假定：对于薄壁制品，主要为流动残余应力；对于厚壁制品，主要为热残余应力。另外，论文还考察了两种模拟软件与实验结果的吻合程度以及成型条件对不同材料的制品残余应力大小的影响。透光率和

3、雾度是表征透明产品光学性能的常用指标。本文研究了成型条件对光学性能的影响，发现了光学性能和残余应力的关系。通过测量聚碳酸酯PC和聚苯乙烯Ps平板不同成型条件下，制品上靠近浇口、产品中部和充填末端三个典型位置的透光率和雾度，发现：1．透光率基本上是材料固有的性能，与成型条件和产品上的位置关系不大。三种常用透明塑料透光率的大小顺序：P咖A>PS>PC．2．雾度受到成型条件和位置的显著影响，但透明注塑件光学性能的大小随成型条件的变化对于产品是整体的，各位置一致。摘要3．研究表明：同一制品残余应力的分布与光学性能的关系密切，光学性能受到残余应力很大的影响。残余应力大的位置则光学性能差，反之亦

4、然。4．归纳出成型条件对不同材料注塑件光学性能的影响。对于Pc平板，光学性能敏感的工艺参数依次为模具温度、注射压力、冷却时问、熔体温度、保压压力、注射时间、保压时间。对于Ps平板，实验考虑的三个因素熔体温度、保压压力和注射速率都对光学性能有较大的影响。5．基于实验结果，提出光学制品注塑工艺的设置要点。对于Pc平板，在保证熔体充填顺利的前提下，尽可能降低模具温度和熔体温度，降低注射压力，缩短注射时问，都是改善产品光学性能的有效途径。而保压时间、保压压力和冷却时间对光学性能的影响趋势都不是单调的，所以需要根据实际选择合适的值。关键词：注塑件；光弹实验；残余应力：透光率；雾度II英文摘要A

5、BSTRACTTransparentinjectionmoldedpartshavebeenused浦delymorea11dmoreforitsoutstan曲19costperfo珊ance．However，residualgtressesdi】血nishitsmility_pmpertiesbadly，especiallyinmemechanicala11do面caIperfo姗a11ce．ThepresemstudypayscloseatteImonto血eresidllals订essesandopticalperfor玎1a11ceofthetranspareminject

6、ionmoIdedparts．Inthei坷ectionprocess，residuals廿essesarecausedbycompIeXt11emalaIldmechallicalhistory．Itisusuallyregardedthatresidualstressesincludet11emal一induceds仃essandnow一抽ducedstress，butatpresentt王legenerationcause，developmentandinteractiVityarenotcoⅡ巾1etelyclearyet．So也e订nal—inducedresidualst

7、ressandnow-inducedresidualstressarestillcalculateds印aratelya11dt11enmadeasimple1inearsuperposmontoobtaintotalresiduals扛esses．Thestudyatte瑚【ptstoresearchthercsiduals订essdistribmionandquaIld丘cationmetllodcombinedexperiments趾dnumeric