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注射成型過程中的聚合物流變特性監(jiān)測
  來源：塑料工程師學(xué)會北京分會   瀏覽次數(shù)：2887  發(fā)布時(shí)間：2016年09月18日 10:32:32
[導(dǎo)讀] 在不同的加工參數(shù)下口柳，對聚合物流變性能的監(jiān)測能讓我們了解其熔融狀態(tài)苹粟，并預(yù)測注塑件的質(zhì)量。
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注塑能生產(chǎn)各種各樣具有復(fù)雜形狀的塑料制品望艺，是一種高度自動化的成型方法掷贾，無需大量的成形后精加工，生產(chǎn)率高荣茫。但是想帅，由于注塑不穩(wěn)定出現(xiàn)的任何缺陷都會造成物質(zhì)和能源的浪費(fèi)，只有初始參數(shù)設(shè)置合適啡莉，才能達(dá)到預(yù)期的穩(wěn)定注射成型港准。然而在實(shí)際加工中，由于機(jī)器特性咧欣、模具狀況浅缸、環(huán)境溫度和濕度變化的影響，這是很難實(shí)現(xiàn)的魄咕。
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為了測量注射過程的成型狀況衩椒，庫爾特等人使用壓力和溫度傳感器來測量壓力和溫度變化對注塑的影響，Gao and Kazmer從新的角度解釋了參數(shù)設(shè)置對注塑件質(zhì)量的影響哮兰；一些商業(yè)設(shè)備在注射過程中利用了過程監(jiān)測或控制方法毛萌。但是這些裝置在功能上是有限的，修改它們的參數(shù)以符合實(shí)驗(yàn)要求也很困難喝滞。材料的流變性質(zhì)阁将，反映了不同加工參數(shù)下的聚合物熔體狀態(tài)，在注射成型過程中尤其重要右遭。
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根據(jù)我們以前的工作做盅，我們開發(fā)了信號處理模塊原型，可以測算出注射過程中材料的流變特性窘哈，我們的模塊還提供了可編程的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合吹榴。在我們的設(shè)備中，信號處理邏輯見圖1（a）滚婉，實(shí)驗(yàn)裝置見圖1（b）图筹。模制試驗(yàn)在注射機(jī)（Fanuc Roboshotα-S50iA）上進(jìn)行，我們使用的材料是奇美公司生產(chǎn)的聚碳酸酯（PC-110）满哪。
圖1 （a）監(jiān)測裝置信號處理原理圖婿斥；（b）實(shí)驗(yàn)裝置。Sensor-T：溫度傳感器哨鸭；Sensor-P：壓力傳感器民宿；NI-USB 6000：USB數(shù)據(jù)采集設(shè)備；SLP：開關(guān)電平點(diǎn)（溫度信號突然發(fā)生變化點(diǎn)）像鸡。
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我們準(zhǔn)備了含有一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)溫度傳感器的試驗(yàn)?zāi)＞呋钣ィ鲂盘柼幚砟K被連接到測試模和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如圖1（a）只估。這兩個(gè)傳感器所測量的信號被輸送到電荷放大器志群，在那里被轉(zhuǎn)換成電壓輸出。對于信號預(yù)處理蛔钙，我們使用電路試驗(yàn)板設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的邏輯電路锌云，將數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)數(shù)據(jù)采集裝置（DAQ）中，由LabVIEW軟件進(jìn)行信號處理吁脱。所測量的信號被收集時(shí)桑涎，剪切速率和聚合物熔體的相對粘度立即由信號處理模塊確定了，成型狀況的變化可以通過監(jiān)測這些流變性質(zhì)來確定兼贡。我們對某些參數(shù)進(jìn)行了簡化處理攻冷，使用相對粘度代替實(shí)際粘度。使用商用DAQ遍希，我們也能夠驗(yàn)證由該模塊計(jì)算出的熔融狀態(tài)的流變性質(zhì)等曼。
圖2表明，聚合物的相對粘度隨注射速度和熔融溫度的變化而變化凿蒜。隨著注射速度增加禁谦，相對粘度降低到一個(gè)較低的值，隨著熔融溫度的降低废封，相對粘度升高枷畏。此數(shù)據(jù)表示，一個(gè)相對高的注射速度或高的熔融溫度可以降低材料的相對粘度虱饿。這個(gè)結(jié)果與其他團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的研究類似拥诡，如果聚合物在這些條件下進(jìn)行加工，則可以實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的制品質(zhì)量氮发。
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圖2 聚合物的相對粘度隨注射速度和熔融溫度的變化圖渴肉。
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傳統(tǒng)的注射工藝的優(yōu)化是進(jìn)行一系列參數(shù)實(shí)驗(yàn)，從這些結(jié)果中確定最佳參數(shù)爽冕，此方法顯然是費(fèi)時(shí)的仇祭。我們正在開發(fā)一種新的方法來預(yù)知可行的參數(shù)，此方法是基于建立注射成型輸入?yún)?shù)之間的相關(guān)性模型（如注射速度颈畸、熔體溫度與輸出結(jié)果）乌奇，采用回歸分析没讲，預(yù)測未知因變量-自變量的函數(shù)。我們還引入了一個(gè)加權(quán)系數(shù)的概念來闡明參數(shù)的重要性礁苗。這些變量編程到模塊十分簡單爬凑，而且提供了另一種有效的方法來確定注射成型最適宜的設(shè)置參數(shù)。



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