模具设计课件.ppt

2019/12/17,1,1.1塑料材料1.2塑料的流变性1.3塑料成型工艺性能,第1章塑料材料及成型工艺性能,2019/12/17,2,1.1.1塑料的概念塑料是以高分子聚合物为主要成分，加入一定量添加剂而组成的一种混合物。,1.1塑料材料,2019/12/17,3,填充剂：改善塑料性能（粉状、片状、纤维）。增塑剂：提高可塑性、流动性、柔韧性、降低脆性。稳定剂：热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。润滑剂：对塑料的表面起润滑作用，防止塑料在成型加工时黏模。着色剂：无机颜料、无机颜料、染料。其它：发泡剂、阻燃剂、固化剂、防静电剂、导电剂和导磁剂等。,1.1塑料材料,1.1.2塑料的填充剂,2019/12/17,4,1.1塑料材料,1.1.2塑料的填充剂,2019/12/17,5,1.1.3塑料的分类1.按塑料中树脂分子结构和受热后呈现的基本行为分类：,塑料,非结晶型,热塑性塑料,结晶型,热固性塑料,1.1塑料材料,2019/12/17,6,热塑性塑料与热固性塑料的结构与性质的对比,1.1塑料材料,受热行为图示,2019/12/17,7,1.1塑料材料,2019/12/17,8,2.按塑料的性能及用途分：通用塑料：指产量大、用途广且价廉的塑料。工程塑料：在工程技术中常作为结构材料来使用。特殊功能塑料：具有特殊性能的塑料（用于医药、光敏及液晶方面的氟塑料）。,1.1塑料材料,2019/12/17,9,五大泛用塑料及用途：低密度聚乙烯(LDPE)容器、塑料袋、胶膜、管子等。高密度聚乙烯(HDPE)胶管、胶布、胶膜等。聚苯乙烯(PS)外壳、玩具、壁砖等。聚氯乙烯(PVC)瓶子、塑料管、薄膜、保鲜膜等。聚丙烯(PP)汽车保险杆、仪表板、纤维等。,1.1塑料材料,2019/12/17,10,工程塑料：起源：自1956年杜邦推出Derlin商名新塑料,宣称可取代金属,工程塑料之名由此开始。,特性：机械强度高而且有适当平衡.耐热,耐久或具特殊机能.加工性良好，价格合理且工程性良好。,1.1塑料材料,2019/12/17,11,1.1.4塑料的性能密度小(重量轻，塑料比重0.92，铝2.7，铁7.8)。比强度(b/)和比刚度(E/)高。化学稳定性好。电气性能优良。减摩、耐磨和自润滑性好。成型和着色性能好。多种防护性能：除防腐外，塑料还具有防水、防潮、防透气、防振、防辐射等。耐热性差、受载荷易蠕变、老化现象。,1.1塑料材料,2019/12/17,12,1.1.5塑料的可加工性1.1.5.1热塑性塑料的温度力学状态及成型加工的关系,非结晶结晶型Tg-玻璃化温度Tm-结晶型熔点Tf-非晶型流动温度Td-分解温度,1.1塑料材料,2019/12/17,13,图1-3热固性塑料的状态与温度的关系,1.1.5.2热固性塑料的状态与温度的关系,1.1塑料材料,2019/12/17,14,当温度和压力变更时，黏流态的塑料表观黏度会相应地发生变化，这称为塑料的流变性。1.2.1牛顿型流体流体在平直圆管内受切应力而发生的流动形式有层流和湍流两种。层流：被看着一层层彼此相邻且平行的薄层流体沿外力作用方向进行的相对滑移，而且各层之间无相互影响。湍流：流体各点的速度大小与方向都随时间而变化，且流体内相互干扰严重。,1.2塑料的流变性,2019/12/17,15,D:管道直径；V:流体的平均速度；:流体的密度；:流体剪切粘度。Re4000时为湍流。塑料在成型加工过程中的流动基本上属于层流。,层流与湍流的区分以雷诺数（Re）为准，,1.2塑料的流变性,2019/12/17,16,牛顿流动定律：在一定温度下，当剪切力作用于两个相距为dr的液体平行层面并以相对速度dv移动时，则剪切力与剪切速率dv/dr(也称速度梯度）之间呈下列直线关系：,其中：为牛顿黏度，单位:Pas(Ns/m2)。符合上式的流体都称为牛顿型流体。液体流动时不服从上式规律的均称为非牛顿体。,1.2塑料的流变性,2019/12/17,17,非牛顿型流体原则上包括黏性流体、黏弹性流体及时间依赖性流体。可以将非牛顿型流体当作黏性流体看待，黏性流体又分为：宾哈流体膨胀性流体假塑性流体。,非牛顿流体“黏度”称为非牛顿黏度或称表观黏度,（1-2）,1.2塑料的流变性,2019/12/17,18,图1-4不同类型流体的流动曲线,图1-5不同类型流体表观黏度与剪切速率的关系,1.2塑料的流变性,2019/12/17,19,图1-6温度对表观黏度的影响,1.2塑料的流变性,2019/12/17,20,1.3.1流动性定义：在成型过程中，塑料熔体在一定的温度与压力作用下充填型腔的能力。实质：实质是由于分子间产生相互滑移，而熔体分子间的滑移又是通过分子链段运动来实现的,取决于分子组成、相对分子质量大小及其结构。影响：塑料的流动性差时缺料。熔体流动性太好溢料。,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,21,热塑性塑料熔融指数(MI)单位:g/10min1热电偶2料筒3出料孔4保温层5加热棒6柱塞7重锤（加柱塞共重2160g）,图1-7熔融流动指数测定法,热塑性塑料的流动性的测量方法1：,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,22,1.每转一周半径增大12.5mm2.槽断面是半圆形，直径为4.9mm3.螺旋线槽总长为1925mm。4.将塑料熔体一定压力温度注射入螺旋形槽中央，制成蚊香形状的试品，测定其螺旋线的总长度。,螺旋线流动试验法模具流道示意图,热塑性塑料的流动性的测量方法2：,1.3塑料成型工艺性能,Viscosity黏(滞)度,2019/12/17,23,热塑性塑料的流动性分为三类：流动性好的：PE、PP、PS、醋酸纤维等；流动性中等的：改性聚苯乙烯、ABS、AS、有机玻璃、POM、氯化聚醚等；流动性差的：PC、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,24,称取7.5g塑料粉，205温度下并以50MPa的压力下在内径为28mm的模子内预压成圆锭。模具温度1505,并保温5min；将圆锭放入拉西格模的加料室，并在20s左右将压模增至30MPa，保压3min；长度即为其流动值。,图1-8拉西格流动性测定模,热固性塑料的流动性的测量方法：,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,25,1.3.2收缩性造成成型收缩的原因：热胀冷缩因弹性回复造成的收缩结晶收缩定向收缩影响收缩率变化的因素：塑料品种塑件特征模具结构成型工艺参数,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,26,1）收缩率计算S实=（a-b）/bS计=c-b/c（1-5）S实实际收缩率（%)；S计计算收缩率（%)；a塑件在成型温度时的单向尺寸（mm)b塑件在常温下的单向尺寸（mm)c模具型腔在常温下的单向尺寸（mm),1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,27,1.3.3结晶性热塑性塑料按其冷却时是否出现结晶现象可将其分为结晶型与非结晶型（或称无定型）。结晶型塑料是不透明的或半透明的，而非结晶型塑料是透明的（少数例外）。结晶度对制品质量的影响：结晶度大的塑件密度大，强度、硬度高，刚度、耐磨性好，耐化学性和电性能好。结晶度小的塑料，柔软性、透明性较好，伸长率和冲击韧度较大。,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,28,宜采用中等冷却速度，即将模具温度控制在Tg与Tvmax之间。保证晶体生长良好，结晶完整且生产周期短。,图1-9结晶速度与温度的关系,影响结晶的因素：,冷却速度：,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,29,1.3.4热敏性及吸湿性热敏性：塑料对温度的敏感性，高温下发生变色、分解的倾向性。热敏性塑料：硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、氯乙烯和醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚甲醛、聚三氟氯乙烯等。吸湿性：是指塑料对水分的亲疏程度。吸湿性的大小取决于聚合物组成及分子结构。例如：PA、PC、ABS、PS等，在其分子链中由于含有极性基团，对水有吸附能力，故属于吸湿倾向大的塑料,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,30,1.3.5聚合物降解与定向聚合物降解：聚合物分子在受到热、应力、微量水、酸、碱等杂质以及空气中的氧作用，导致聚合物链断裂、分子变小、相对分子质量降低的现象称为聚合物降解（也称裂解）。聚合物降解的影响：轻度降解会使聚合物变色；进一步降解会使聚合物分解出低分子物质，使制品出现气泡和流纹弊病，削弱制品各项物理、力学性能；严重的降解会使聚合物焦化变黑并产生大量的分解物质。,1.3塑料成型工艺性能,2019/12/17,31,聚合物定向：塑料在成型加工过程中分子发生不同程度的定向排列，即为定向（或称取向）。影响聚合物定向的因素：随着模具温度、成型温度及塑件型腔深度的增加，分子定向程度也随之增加。为了减少分子定向程度，通常可将浇口开设在型腔深度较大的部位。增加浇口长度、充模压力及充模时间，分子定向程度也随之增加。,1.3塑料成型工艺性能,2