塑料成型工艺与模具设计_2.ppt

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1、第二章塑料成型基础塑料成型工艺及模具设计第2章塑料成型基础本章基本内容塑料成型基础理论注射工艺过程及主要成型工艺参数塑料的成型特性第2章塑料成型基础学习目的与要求掌握高聚物的三种物理、力学状态及其应用。掌握塑料成型基本理论、注射工艺过程及主要成型工艺参数。充分了解塑料的成型特性，使塑料成型工艺性与模具结构相匹配。第2章塑料成型基础本章重点对塑料的特征温度的理解牛顿型流体与非牛顿型流体的区别注射工艺过程对成型工艺条件的选择和控制第2章塑料成型基础本章难点对塑料的特征温度的理解，以及如何使用这些温度。对成型工

2、艺条件的选择和控制。第2章塑料成型基础2.1塑料成型基础理论2.2注射工艺过程及主要成型工艺参数2.3塑料的成型特性2.4思考题2.1塑料成型基础理论2.1.1高聚物的三种物理、力学状态及其应用2.1.2成型加工中塑料受到的应力和应变2.1.3塑料熔体的流变性能2.1.4对塑料粘度的调节2.1.5分子定向2.1.6热固性塑料流变学2.1.1高聚物的三种物理、力学状态及其应用塑料的物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态塑料的物理状态与它本身的温度有关。如图2-1所示。A塑料呈现刚性固体状，为玻璃态。C高聚物呈现柔

3、软的弹性状，称高弹态。E继续升高温度，分子热运动能量进一步增大，至能解开分子链间的缠结而发生整个大分子的滑移，在外力作用下便发生粘性流动，称粘流态。Tb称为脆化温度，是高聚物保持高分子力学特性的最低温度。Td称为分解温度，在温度高于Td后，高分子主链发生断裂，这现象称为降解。图2-2是结晶型高聚物的温度—形变曲线。2.1.2成型加工中塑料受到的应力和应变只有在受到外力作用而产生应变时，塑料才会流动和变形。应力有三种类型：剪切应力、拉伸应力、压缩应力，因而对应产生三种应变（在应力作用下产生的形状与尺寸变化叫

4、做应变）：剪切应变、拉伸应变和压缩应变。剪切应力对塑料的成型最为重要。如图2-32.1.3塑料熔体的流变性能研究物质形变与流动的科学称为流变学⑴牛顿型流体⑵非牛顿型流体2.1.3塑料熔体的流变性能⑴牛顿型流体符合下式的流体称为牛顿型流体：τ=η（dv/dr）=η(dr/dv)=ηﻵ以切应力τ对剪切速率ﻵ或者以粘度η对剪切速率ﻵ作用所得到的曲线称为流体的流动（或流变）曲线，它是确定塑料成型加工工艺条件的重要依据。图2-4牛顿型流体的的流动曲线特点：图2-5、图2-62.1.3塑料熔体的流变性能⑵非牛顿型流体

5、非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流体和时间依赖性流体。粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流体和假塑性流体.实际中，几乎绝大多数聚合物熔体和熔液的流动行为都接近于假塑性流体。见图２-７2.1.3塑料熔体的流变性能用于描述假塑性流体定律的是一幂律函数方程：τ=ηaﻵ（ηa=Kﻵn-1）n—流动行为指数，对牛顿流体n=1,假塑性流体n＜1,n值越小则流体的非牛顿性越强。K—流体稠度，k值越高，流体粘度越大。如图2-８2.1.4对塑料粘度的调节从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，主要取决于对温度、剪切速率及压力。1.温

6、度提高其温度不超过分解温度，粘度可下降。但是,将温度调节，对有的塑料效果颇佳，有的则差。如图2-92.剪切速率绝大多数塑料熔体属于塑性流体，具有表现粘度随剪切速率或切应力的增大而减小的流变性能。与温度一样，各种假塑性塑料的粘度对其所受剪切速率发生改变的敏感性亦不一致。如图2-10、2-112.1.4对塑料粘度的调节3.压力提高压力（注射压力和挤压压力）对塑料粘度起增大作用。粘度对压力的敏感性也因塑料品种而异。成型制品时，应注意模具温度状况和浇注系统结构同样对塑料熔体充模流动粘度发生重要影响，要真正实现合理

7、的粘度，还必须包括这部分的设计要合理。2.1.5分子定向1.分子取向机理塑料中的聚合物大分子、细而长的纤维状填料分子在成型过程中由于受到应力作用而产生分子整齐、平行排列的现象，这种现象称之为分子取向。如图2-122.1.5分子定向2.分子定向作用有定向分子存在将对制品的力学性能、收缩与变形产生重要影响。2.1.5分子定向3.影响分子定向的因素定向方向在流动取向下，分子方向沿着料流方向平行排列。料流方向又取决于料流进入型腔的位置即浇口位置，故在型腔一定时影响分子定向方向的因素是浇口位置。定向程度分子定向程度

8、与塑料的类别和塑料制品的壁厚大小有关。此外，分子定向程度还与注射工艺条件及模具的浇口设计关系密切，现将其各项影响及相互关系归纳列于表2—2中。2.1.6热固性塑料流变学热固性塑料的流变性与热塑性塑料的有着本质差异，因其粘度是随分子的交联反应而发生变化，在成型热固性塑料制品过程中的粘度变化是不可逆转的，因此在制订成型工艺条件和模具设计时要十分重视对温度的合理选择和控制。图2-13热固性塑料制品分子定向现象是无法消除的。为此，在设