实时声学和压力的两相流特性在发泡聚苯乙烯注塑过程的质量控制外文文献翻译、中英文翻译

附录1：外文翻译 实时声学和压力的两相流特性在发泡聚苯乙烯注塑过程的质量控制有一种用于聚苯乙烯（EPS）注塑成型系统实时过程监测的方法被提出。该方法采用测量两个变量：EPS供应软管中的真空压力以及在EPS流动路径内产生的声驻波的两个点之间的相位差。高速摄像作为辅助监测注射成型工艺方法。视频数据与压力和声学数据相关联，以确定这些变量的有效性作为指标的预期成型系统的性能。数据显示记录的参数曲线形状是指示关键注塑成型里程碑事件，如阀门正时和流动状态的变化。DOI: 10.1115/1.4031796关键词：发泡聚苯乙烯，EPS，注塑成型，质量控制，两相流介绍可发性聚苯乙烯（EPS）注塑成型用于各种工业应用中，包括保护性包装材料 1 制造、建筑保温和定制成型保温材料 1 ，复合材料夹层结构的芯，如风力涡轮机叶片 2 ，以及金属零件的失去泡沫铸件（LFC）的精密消耗模式等3,4。这些不同的应用程序都依赖于不同程度的EPS零件精度，材料性能控制，可重复性和整体素质。而备受关注的注塑质量驱动EPS与“白边”的消失模铸造工艺的白边是指牺牲EPS模制作步骤在前列的LFC 3 研究人员开始探索控制性能的EPS部件以及用于其他应用程序1,2。许多低精度，大规模使用的EPS成型，如成型绝缘和某些类型的保护包装，不需要注意表面质量，整体密度，或存在空隙。消失模铸造中的应用，另一方面，LFC应用需要特别注意这样的参数，如8090%缺陷消失模铸造金属部件可以归因于牺牲的EPS模式 5 的特点，并且图案的密度已被显示影响铸造金属倾倒的理想率 6 。除了LFC，研究人员最近也归因于成型EPS性能，如零件密度和泡沫熔融度，建筑物绝缘中的耐火性能和机械强度 1 。最近的研究人员已经研究EPS泡沫在复合夹层结构作为控制结构材料 2 。进一步发展的国家的最先进的EPS注塑过程控制可能会导致使用注塑成型EPS作为工程材料的更多机会。以前的研究在EPS模具开发的预测建模和设计指导方面取得了长足的进展，包括注射枪和排气孔放置7-9，填充枪尖关闭时机10，填补枪驱动压力优化过程设置3 。这些研究假设注射成型工艺设计者将选择并静态设置生产运行的工艺参数：例如：在建立最佳参数之后，将注射枪设置在特定压力下驱动，并且模具填充循环在特定的时间持续时间（即“填充循环”）由喷枪喷嘴封闭程序控制3。本研究的研究基于此前的工作，但提出了EPS注塑部件质量控制的增强方法。在此呈现的数据表示在EPS模具填充期间实时测量的过程变量的动态外观，其随后与通过填充枪中供应软管的EPS流的高速摄影和进入测试模腔的时间相关。结果表明，有机会采用准动态的实时质量验证方法，用于工业EPS注塑成型，其中与传统注射喷枪一致的EPS供应软管的刚性部分用于压力和声学参数，并以高的速度进行采样率。然后可以将注射填充“里程碑”中的特定良好/不良阈值定义并应用于短时间内（通常小于3s）模具填充事件中的不同时刻，以区分特征与超规格模具填充并确定在生产运行期间一次优化的注塑程序是否从理想操作开始漂移。EPS注塑成型工艺。 一个典型的工业EPS注射成型方法从已经用正戊烷（或类似的）挥发性发泡剂处理的聚苯乙烯珠的预膨胀开始。在预膨胀过程中，这会导致珠粒溶胀并在密度 - 通常降低到大约为0.2克/立方厘米（1.4磅/立方英尺）发泡剂沸腾4。一旦稳定，膨胀的珠粒达到0.75-2毫米（0.03-0.08in）的直径11。 然后将发泡的珠子装入料斗中以准备注射成型。通过气动填充枪以实现注射至模腔，该气枪连接到料斗和驱动枪内文丘里作用的加压空气源。枪的文丘里效应产生一个真空，它将EPS珠和空气的混合物通过枪和模腔吸入。模具被排空以允许在填充过程中空气逸出。一旦模具填充有EPS珠，就引入蒸汽，使珠子进一步膨胀并融合在一起。冷却后，熔融的EPS部件从模具4,12中排出。用作失去泡沫铸造工艺的网格图案的EPS部件经过附加步骤，包括多片图案组装，耐火涂层，铸造烧瓶内的砂包装，金属浇注（其分解牺牲EPS图案）和金属部件提取 烧瓶4,13。由于铸造金属部件是泡沫图案的几何重复的，在泡沫形成图案的任何表面缺陷将转移到金属部件3,4。EPS注塑成型的质量驱动力。模制的EPS部件的特征，如均匀性，密度和表面质量（即没有表面空隙）由其经历的两种类型的加工现象中的一种或两种驱动：与EPS珠粒注射系统操作和那些与珠汽化操作。本研究集中在珠粒注射过程。 蒸汽作业由Matson 4和Schellenberg和Wallis 1 等人分析。许多研究已经确定了注射系统参数对EPS部件质量的影响。Wall 等人发表的四个变量的相关性影响了每个注射循环输送的总珠粒数：填充时间，填充压力，EPS罐压力（或不存在）和填充软管直径3。这些参数中的每一个参数可以由设计者寻求最大化来调整每个循环的输送珠质量。Mencel研究了喷枪定时对多功能模具设置中的表面空洞产生的影响，以及警告由于枪尖关闭引起的潜在不利影响。高速摄影表明，在所有枪尖被编程以同时关闭的情况下，每个独特的枪实际上可以完全独立于其他喷枪（并且在编程的关闭前）。EPS注塑成型的实时质量控制机会。尽管最近的进步，EPS模具工具和工艺设计仍然需要反复试验和误差来优化模具的几何形状和参数填充3,5。此外，Mencel认为，前置参数定义不是影响EPS部件质量的唯一因素，因为射击重复性的问题也渗透EPS注射系统10,14。系统重复性可能与诸如排气性能不一致（即，排气孔中的污染物的存在），供应压力不一致或喷射之间剩余珠粒材料的不完全清除等因素有关。虽然在固定时间内输送到固定模具体积中的总EPS珠粒质量是确定模具内净珠密度的可行措施3，但是目前的研究数据显示，每个模具填充的特征在于高度瞬态的压力曲线，速度，和在小于3秒质量流所花费的填充模具。考虑到零件内局部质量缺陷的潜力，本研究主张使用实时采样模具填充参数分布，而不是静态设置参数进行过程验证。为了评估这种做法，能够将EPS模具填充期间产生的二相流的稳健时域特征的仪器系统的可行性被开发。实验设置和方法仪器测试部分的说明和理论数据采集方法视频数据处理方法测试注意事项和协议结果与讨论结论以前的研究将低珠填料密度区域的存在与EPS注塑部件中的最终产品表面空隙相关联。 虽然研究人员已经开发了各种调整过程变量的方法来改善注射系统性能并最大限度地减少填充不良区域，但研究还表明，注射成型过程在生产运行过程中具有固有的喷射变化。 这种固有的变化意味着需要连续过程监控作为生产质量控制的关键方面。本研究测试了一种实时参数测量方法，作为EPS注塑过程监控的一种形式。 该研究采用高速视频作为在特定注射模具填充期间验证实际EPS珠速度，流速和关键事件里程碑的手段。然后，该研究将视频数据与来自原位原位EPS注塑测量系统的两个测量参数相关联：EPS珠子供应软管内的真空压力和沿着EPS珠流量内的管内产生的驻波的两点处的声相差 。这项研究得出结论，对于特定的注塑模具填充设置，基准真空压力和声学参数曲线之间的曲线形状一致性可允许将这些基准曲线用作实时过程监测的比较好/不好的量规。通过观察模具填充内的