熔融塑料流动特性对注塑的影响

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1、word格式文档熔融塑料流动特性对注塑的影响一、熔融塑料在模腔中流动的速度1.各流层的速度塑料在模腔内的流动可近视的看成层流。根据流体力学理论，层流流体可视为一层层彼此相邻的液体在剪切应力（引起材料沿平行于作用力的平面产生滑移而变形的力,即切向应力）作用下的相对滑移。层流流体的这种特性可用两平行板间的液体流动来说明。如图所示，在两个平行的平板间充满具有一定黏度的液体，若平板A以速度V移动，另一平板B静止不动，则由于液体分子与平板表面的吸附作用，将使贴近板A的液体层以同样的速度v=V随板移动，从而对和它相邻的液体层产生摩擦力（即剪切应力

2、）。如此传递下去，于是在各层的界面上产生相应的剪切应力，从而形成各液体层间的相对滑移，而紧贴板B的液体，由于液体分子与平板表面的吸附作用，则静止不动(v=0)。由于塑料熔体在成型过程中流动时，其雷诺准数—般小于10，分散体也不会大于2100，因此其流动均为层流。塑料从喷嘴中射出到流道中后，由于塑料分子与流道壁（或模具型腔壁）的吸附作用，使得紧贴流道壁（或模具型腔壁）的流层速度为零，从而对和它相邻的液体层产生摩擦阻力。如此传递下去，于是形成中间流层速度最大，两侧靠近流道壁（或模具型腔壁）的流层速度递减的流动形式，如图所示。2.流通面积变

3、化时速度的变化由于塑料熔体在成型过程中的流动是连续的，而且塑料熔体基本上是不可压缩的，所以流体通过每个流通面（管道的横截面）的流量是相等的，所以，当流体从大的流管流入小的流管时，如果流体源头仍以同样的流量持续注入流体（如图所示），则流体进入小管后流速变快了，其流速与流通面积成反比。但此时由于管径变细流体受到了阻力，所以需要更大的注入压力。同理当流体从小的流管流入大的流管时流速会放慢。专业整理word格式文档所以，当注射产品是圆片状产品（如光盘片）且浇口（塑料熔融液体进入模具型腔的入口）在中心时，则随着塑料流体流向各边沿流通面积不断增加

4、（因为随着同心圆的半径增大周长不断增加），此时，要达到塑料熔融液体前缘恒速就要有不断上升的注射速度（如图所示），这可用多段射速来近似模拟。3.熔体黏度对流速的影响当流体在外力作用下，各流层间出现相对运动时，随之产生阻碍流体层间相对运动的内摩擦力，流体产生内摩擦力的这种性质称为黏性，用动力黏度（或称黏性系数）来衡量黏性的强度。如图所示，在一定温度下，施加于相距dτ的液层上的剪切应力（此外力也可以是移动层上面一层有着更快流速的流层对移动层的摩擦力，单位为N/m2）与层流间的剪切速率dυ/dr（又称速度梯度，单位为s-1）的比值，称为液体的

5、动力黏度。其中剪切速率代表流动时相邻的流层间流速的差异。专业整理word格式文档流体只有在流动且各流层之间有相对滑动时才会表现出黏性，静止的流体不呈现出黏性。黏性的作用是阻碍流体内部的相对滑动，从而阻碍流体的流动。黏性产生的原因，概括来讲是流体分子之间的吸引力以及分子之间不规则运动的动量交换产生的阻力的综合结果。动力黏度反映了这种阻力的强度，动力黏度越大，要达到同样速度所需要的剪切力越大，也就是说注塑时所需的注射压力越大。从上面的内容我们知道，流体在流管中流动时，由于流管壁对流体的吸附作用，使得紧贴流管壁的流体速度为零，从而使得流管中

6、的流体产生相对滑动，此时才产生黏性对流体流动的阻碍作用，所以管径越小，管壁越粗糙，黏度对整体流速的阻碍作用越大。二、熔融塑料在成型过程中流动时的压力变化注塑机的射出压力的作用是克服熔胶流动阻力，推动熔胶进入模腔以进行充填。现以熔胶在圆管中流动的情况来分析熔胶所受到的作用力。如图所示，在圆管中的熔胶流体中取一个小微团来分析流体的受力和运动情况。图中熔胶在水平方向从左向右流动，即图中熔胶微团作于水平方向从左向右运动。在运动中微团受到4个水平方向的力：后面的流体对它的推力，即后端的内压力F1；它前面的流体对它的阻力，即前端的内压力F2；两边

7、流体对它的摩擦阻力F3和F4。如果F1小于F2,那么熔胶流体最终会在摩擦阻力的作用下停止下来。所以，正是熔胶微团后端面与前端面这种内压差推动液体持续流动。F4F3F1F2从整个流体来看，流体的后端面与注塑机的螺杆相连，其内压为注塑机的注射压力，流体的前端面与大气相通，其相对压力为零。我们知道，静止的液体能大小传递压强（在注塑领域称为压力），但由于注塑机中的熔胶流体在流动，所以压力在传递的过程中需要克服阻力推动流体持续流动而逐渐变小，从而在流体中行程沿流程逐渐变小的压力剃度，如图所示。从能量的观点看，流体在水平流管中流动时具有2种机械能

8、：①压力能。当流体受到阻力时，流体分子之间距离被微量压缩，这时流体就建立起了内压，一旦外力降低时由于分子之间的作用力又能恢复到原来的距离，所以流体像被压缩得弹簧一样具有压力能。②专业整理word格式文档动能。流体与固体一