外文翻译--热塑性塑料注射模中焊缝形成的流体分析 中文版.doc

附录二相关英文资料翻译热塑性塑料注射模中焊缝形成的流体分析/T.Nguyen-Chung开姆尼斯科技大学,09107开姆尼斯,德国电子邮件:tham.nguyen.chungmb.tu-chemnitz.de/摘要：模拟铸型型腔的填充，可以研究流体正面冲突时焊缝的形成。用热流变学结论来研究焊缝缺陷形成原因。通过实验可以发现，相互扩散不足的临界面和不恰当的分子取向发生在已完成部分表面附近。焊缝缺陷的主要成因是由于V形槽口的存在。槽口是填充结束时高分子取向造成极大压缩，造成与之相关的表面接触不良。经验证实，与全局工艺过程条件相比，焊缝对局部流动状况更为敏感。熔化温度和注模温度被认为是影响焊缝强度的最大的两个因素。关键词：聚合体注塑模热塑性塑料焊缝模拟绪论：在铸型填充的过程中，两股单独的熔化流重新结合而形成焊缝。这是由于通过多重阀门的注射流或者由于障碍周围的流体影响而产生的。这两种主要的焊缝通常有很大的区别。低温或淤塞型焊缝是由不包括额外流程的两片熔化区域正面冲击后产生的。高温或流动型焊缝于两股熔流横向相融后继续流动的过程中。由于焊缝经常导致机械强度的下降和（或）注模部分劣质的光学表面的出现。现在有许多的调查研究旨在找出铸造过程条件对焊缝的影响：首先，Malguarnera和Manisal（1981）测量了几种类型聚合物的焊缝强度，发现熔化温度和铸模温度对焊缝强度有惊人的影响。Criens和Mosle（1983）用一个有孔的机械制盘研究了铸摸设计和处理参量的影响。他们发现温度影响因聚合体不同而有所改变。Kim和Suh（1986年）证明不断上升的温度可导致焊缝强度的退化。同时他们也研究注射压力，注射速度，持续时间和持续压力，但这些因素影响并不大。最近，Liuetal.(2000)依据Taguch的方法设计实验，再次显示熔化温度和铸造温度是影响铸造热塑性塑料中焊缝的主要因素。同时也应该注意到焊缝的敏感度不仅取决于材料属性和处理条件，同时也与应用的测验方法有关。尽管在文献材料上，焊缝的机械缺陷可以通过以下内容来说明：（1）聚合分子漫射不足（2）接口处不适宜分子定向（3）铸模注射部分V形槽口的形成。而这些因素相互关系却知之甚少。Kim和Suh（1986年）分别分析了第一和第二因素，并综合预测了焊缝强度。在他们对漫射过程的研究方法中，忽略了穿越厚度部分的温度梯度。并弄清楚了V形槽口的结构及它对注射铸模聚苯乙烯强度的影响。他们测量表面被磨的狗骨头实验样品的张力强度。结果表明：V形槽口是由于表面附近接触不良引起的，而非表面上细微壁槽。同样也应注意到V形槽口也可归结于冷却期间在接口和流体正面间体积收缩的空气。到目前为止，焊缝模型实验主要集中在预测焊缝位置和研究热流变力学对已测焊缝的影响，决大部分的模拟都只是基于压力下降公式，而不能给出流体的前沿信息。关于整个流体研究的历史至今也只有为数不多的文献是关于焊缝形成的。Weietal，假设这种运动是接近与类似Carreau的稀释流体，计算出这种压力是由一种黏弹性熔化物在流过障碍物时表现出来的。这种计算表明这种高度方形的焊接口围绕是顺流的定向分子值。这是用热力变力学观察方法得到证实了的。Mavidisetal(1981年)依据牛顿流体理论，模拟了流体撞击情况，指出处附录二英文资料翻译于“停滞”聚合体方向主要由相撞前的流体决定。最近，Nguyen-Chunget.al(1998年)研究了障碍物后的流体的机械性，弄清了熔化体的热流时间对焊缝的影响。本篇论文旨在说明两流体正面撞击形成焊缝等温的模拟。用这种方法，依据流体历史和热流变学有关的焊缝缺陷及相互关系，整体上有助于我们对焊缝形成有一个更好的理解。模拟仿真：模拟实验是用粘滞流体从两端充满矩形母模来实现的，如图1。为考虑对称性，空洞容器的1/4制成二维几何体形，忽略重力和表面压力，即假定自由表面是平的。流体处于静止状态。质量，冲量和能量守恒在一个不可压缩的流体中可表示如下：（1）（2）（3）此处t，T，p，cp，表示时间，速度向量，温度，流水静力压，偏压力张量，张量变形率，密度，比和热传导性。作为广义牛顿流体理论中的基本量，张量密度弹性率可用于：（4）考虑到Bird-Carreau模式中的粘滞率，有（5）Arrhenius模式中温度作为一个相关温度T0（6）图1：矩形母模填充模拟中，原态（顶部）和边界条件（底部）表一：参数值融化温度TF503K铸温TW333K进口速度V00.1m/s下面的限制条件完善了问题的结论：在入口处，熔液速率和温暖度是恒定的。矩形壁上滑度为零且铸模温度恒定（表格1）。在对称线上，采用相应的条件在液面上，牵引力为零且穿过液面热量忽略不计。运用FIDAP编码（Flent1998年），Galerkin有限元方法可以解释连贯性，动力，能量守恒，而这些是被标准程序所离散的，即用一种固定公式，在这公式中，压力内插在比速率和温度更弱的次序。这些自由表面可用VOF方法跟踪固定网孔。（HirtandHichols1981年）。另外一个方程式可以用这个控制流动的方程式解释。（7）由此，F是确定物质密度的函数。在流体领域的加载部位F有单一值，流体外面为0。在自由表面本身这个函数值介于0和1之间。聚苯乙烯165H（由BASF提供，德国路德维希港）作为原料被使用，热变流物性和粘性模型系数如表格2所示：表2，聚苯乙烯的物性：物性值熔点503K热量1968J/kgK导热性系数0.14W/mK零切口速率3760Pas附录二英文资料翻译时间常量0.15s能量定律系数0.23图2：流体正面情况如图2所示，不同时候的流体正面情况表明焊缝是产生在与壁相连的空穴中，而这种结果与料想的相同。在图3中，可以观察到特殊物质所决定的轨迹处于流体的正面。最初的流动面和焊缝位置之间的距离足够大以至流体正面在焊缝形成之前已充分形成和发展。可见，焊缝是由来自空穴中央的物质成分构成的。在空穴中央，这些物质最初没有形成大的变形。只有在平流变成流体面的过程中，变形才产生，然而那时一个特例。总的来说，焊缝变形主要归因于局部流体的状态。图3：特殊物质所决定的轨迹处于流体的正面在接口处，物质成分改变了流向，同时朝着厚度方向移