外文翻譯--熱塑性塑料注射模中焊縫形成的流體分析 中文版.doc

附錄二相關英文資料翻譯熱塑性塑料注射模中焊縫形成的流體分析/T.Nguyen-Chung開姆尼斯科技大學,09107開姆尼斯,德國電子郵件:tham.nguyen.chungmb.tu-chemnitz.de/摘要：模擬鑄型型腔的填充，可以研究流體正面沖突時焊縫的形成。用熱流變學結論來研究焊縫缺陷形成原因。通過實驗可以發(fā)現，相互擴散不足的臨界面和不恰當的分子取向發(fā)生在已完成部分表面附近。焊縫缺陷的主要成因是由于V形槽口的存在。槽口是填充結束時高分子取向造成極大壓縮，造成與之相關的表面接觸不良。經驗證實，與全局工藝過程條件相比，焊縫對局部流動狀況更為敏感。熔化溫度和注模溫度被認為是影響焊縫強度的最大的兩個因素。關鍵詞：聚合體注塑模熱塑性塑料焊縫模擬緒論：在鑄型填充的過程中，兩股單獨的熔化流重新結合而形成焊縫。這是由于通過多重閥門的注射流或者由于障礙周圍的流體影響而產生的。這兩種主要的焊縫通常有很大的區(qū)別。低溫或淤塞型焊縫是由不包括額外流程的兩片熔化區(qū)域正面沖擊后產生的。高溫或流動型焊縫于兩股熔流橫向相融后繼續(xù)流動的過程中。由于焊縫經常導致機械強度的下降和（或）注模部分劣質的光學表面的出現?，F在有許多的調查研究旨在找出鑄造過程條件對焊縫的影響：首先，Malguarnera和Manisal（1981）測量了幾種類型聚合物的焊縫強度，發(fā)現熔化溫度和鑄模溫度對焊縫強度有驚人的影響。Criens和Mosle（1983）用一個有孔的機械制盤研究了鑄摸設計和處理參量的影響。他們發(fā)現溫度影響因聚合體不同而有所改變。Kim和Suh（1986年）證明不斷上升的溫度可導致焊縫強度的退化。同時他們也研究注射壓力，注射速度，持續(xù)時間和持續(xù)壓力，但這些因素影響并不大。最近，Liuetal.(2000)依據Taguch的方法設計實驗，再次顯示熔化溫度和鑄造溫度是影響鑄造熱塑性塑料中焊縫的主要因素。同時也應該注意到焊縫的敏感度不僅取決于材料屬性和處理條件，同時也與應用的測驗方法有關。盡管在文獻材料上，焊縫的機械缺陷可以通過以下內容來說明：（1）聚合分子漫射不足（2）接口處不適宜分子定向（3）鑄模注射部分V形槽口的形成。而這些因素相互關系卻知之甚少。Kim和Suh（1986年）分別分析了第一和第二因素，并綜合預測了焊縫強度。在他們對漫射過程的研究方法中，忽略了穿越厚度部分的溫度梯度。并弄清楚了V形槽口的結構及它對注射鑄模聚苯乙烯強度的影響。他們測量表面被磨的狗骨頭實驗樣品的張力強度。結果表明：V形槽口是由于表面附近接觸不良引起的，而非表面上細微壁槽。同樣也應注意到V形槽口也可歸結于冷卻期間在接口和流體正面間體積收縮的空氣。到目前為止，焊縫模型實驗主要集中在預測焊縫位置和研究熱流變力學對已測焊縫的影響，決大部分的模擬都只是基于壓力下降公式，而不能給出流體的前沿信息。關于整個流體研究的歷史至今也只有為數不多的文獻是關于焊縫形成的。Weietal，假設這種運動是接近與類似Carreau的稀釋流體，計算出這種壓力是由一種黏彈性熔化物在流過障礙物時表現出來的。這種計算表明這種高度方形的焊接口圍繞是順流的定向分子值。這是用熱力變力學觀察方法得到證實了的。Mavidisetal(1981年)依據牛頓流體理論，模擬了流體撞擊情況，指出處附錄二英文資料翻譯于“停滯”聚合體方向主要由相撞前的流體決定。最近，Nguyen-Chunget.al(1998年)研究了障礙物后的流體的機械性，弄清了熔化體的熱流時間對焊縫的影響。本篇論文旨在說明兩流體正面撞擊形成焊縫等溫的模擬。用這種方法，依據流體歷史和熱流變學有關的焊縫缺陷及相互關系，整體上有助于我們對焊縫形成有一個更好的理解。模擬仿真：模擬實驗是用粘滯流體從兩端充滿矩形母模來實現的，如圖1。為考慮對稱性，空洞容器的1/4制成二維幾何體形，忽略重力和表面壓力，即假定自由表面是平的。流體處于靜止狀態(tài)。質量，沖量和能量守恒在一個不可壓縮的流體中可表示如下：（1）（2）（3）此處t，T，p，cp，表示時間，速度向量，溫度，流水靜力壓，偏壓力張量，張量變形率，密度，比和熱傳導性。作為廣義牛頓流體理論中的基本量，張量密度彈性率可用于：（4）考慮到Bird-Carreau模式中的粘滯率，有（5）Arrhenius模式中溫度作為一個相關溫度T0（6）圖1：矩形母模填充模擬中，原態(tài)（頂部）和邊界條件（底部）表一：參數值融化溫度TF503K鑄溫TW333K進口速度V00.1m/s下面的限制條件完善了問題的結論：在入口處，熔液速率和溫暖度是恒定的。矩形壁上滑度為零且鑄模溫度恒定（表格1）。在對稱線上，采用相應的條件在液面上，牽引力為零且穿過液面熱量忽略不計。運用FIDAP編碼（Flent1998年），Galerkin有限元方法可以解釋連貫性，動力，能量守恒，而這些是被標準程序所離散的，即用一種固定公式，在這公式中，壓力內插在比速率和溫度更弱的次序。這些自由表面可用VOF方法跟蹤固定網孔。（HirtandHichols1981年）。另外一個方程式可以用這個控制流動的方程式解釋。（7）由此，F是確定物質密度的函數。在流體領域的加載部位F有單一值，流體外面為0。在自由表面本身這個函數值介于0和1之間。聚苯乙烯165H（由BASF提供，德國路德維希港）作為原料被使用，熱變流物性和粘性模型系數如表格2所示：表2，聚苯乙烯的物性：物性值熔點503K熱量1968J/kgK導熱性系數0.14W/mK零切口速率3760Pas附錄二英文資料翻譯時間常量0.15s能量定律系數0.23圖2：流體正面情況如圖2所示，不同時候的流體正面情況表明焊縫是產生在與壁相連的空穴中，而這種結果與料想的相同。在圖3中，可以觀察到特殊物質所決定的軌跡處于流體的正面。最初的流動面和焊縫位置之間的距離足夠大以至流體正面在焊縫形成之前已充分形成和發(fā)展?？梢?，焊縫是由來自空穴中央的物質成分構成的。在空穴中央，這些物質最初沒有形成大的變形。只有在平流變成流體面的過程中，變形才產生，然而那時一個特例?？偟膩碚f，焊縫變形主要歸因于局部流體的狀態(tài)。圖3：特殊物質所決定的軌跡處于流體的正面在接口處，物質成分改變了流向，同時朝著厚度方向移