《国际传热传质通讯.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国际传热传质通讯.doc（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国际传热传质通讯杂志主页： 17C。当薄膜的导热系数增幅从0.1 W /(m-k)至0.2 W /(m-k)后，金属薄膜接口温度会改变到22.9C。模拟模具温度场可以看出，理论分析与实验结果符合。1：介绍注射成型是一种很有用的聚合物加工方法，因为复杂几何产品在相对较低的成本下迅速生产。注射成型是一种循环过程，分为四个阶段：即注射，成型，冷却，脱模，伴随着压力和温度的变化。模内成型装饰注塑(IMD)，或是膜嵌入注塑成型，是一种较新的注塑技术，其中融化的高分子聚合物引入腔装饰后，薄膜附在一边的型腔上，通常在模具型腔表面。最近，IBM已经采用了生产各种模制品改善表面质量，如汽车室内件，移动电话箱和商
2、标印塑料制品。IMD的主要优势是整合多个制造步骤(生产和装饰模部分)形成一个生产操作。因为塑料部分的表面质量可以用嵌入式装饰薄膜而被提高，而注射成型工艺过程被指定为内成型装饰（IMD）。有关内成型还包括内成型标记(IML)和内成型滚动（IMR）。薄膜注射模具零件得表面没有任何如丝网印刷或喷漆的后处理，因此IMD相对于常规射出成型是一个高度先进的方法。此外,注射的热融化树脂部分加入薄膜导致冷却后薄膜和成型制品之间附着力的增强。另一方面，来自热熔胶的热量会使薄膜软化，即PET薄膜，引起薄膜表面的小螺丝，损害印刷颜色导致不可预料的结果。致热残余应力的变形薄膜部分界面等,对于IDM造型也是富有挑战性的
3、课题。嵌入式薄膜成型工艺的应用还有其他的一些目的。热传递在IDM内向空腔的垂直方向上和向表面涂层同样迟缓，因为这层薄膜是附在墙体空腔。此外，传热沿水流路径会形成不同的温度界限(薄膜)和核心表面(没有薄膜)。腔中的非均匀传热介绍了整个非均匀温度分布在成型过程中的方向和冷却阶段（图1）。非平衡流动前沿地位，严重翘曲/压力零件的属性的其他影响，如非均匀结晶度和取向可能会出现由于不对称中腔壁面温度分布3-8。所有这些研究更侧重于加工特性。虽然从插入薄膜的热效应已报道3,4,9,10对模具温度的特点，通过模拟或测量的详细调查尚未报道。这是对了解在界面传热行为模具和熔体聚合物膜模诱导插入的薄膜。后来，人们
4、可以继续履行有关的预言关于残余应力和变形，它是为更好的实际应用的塑料部件的重要的属性。图1：（a）对膜诱导熔体流动前沿地位不对称原理图 （b）非对称融化，温度分布在这项研究中，不对称模具的温度分布方向垂直于空心壁，一个膜侧附件是对IMD的处理的关键问题。为了在IMD的注塑成型模具的温度场薄膜效果研究，聚碳酸酯（PC）是在不同的注射成型包括冷却液的温度变化条件下，熔体温度，薄膜材料，薄膜厚度，薄膜初始温度。模具的聚合物（无片方）接口的温度和聚合物膜和膜模（片方）进行检测实验。为了了解聚合物膜界面温度在加工过程中的变化，热模拟与分析IMD过程进行，实验结果与数值结果进行比对。2.实验和模拟 针对薄
5、膜的注射成型实验材料是聚碳酸酯，Lexan力显HF1130，与1191.5 kg/m3的密度，热电导率0.22 W/m-，2100 J/kg-间的比热，提供的通用电气塑料。模具是由P20的钢与7850 kg/m3的密度，热导率31.5 W/m，比热的501.6的J/kg-。四方形板的尺寸98.5毫米，通过由98.5毫米1.2毫米，分别在日本沙迪克HSP100EH2注射成型注塑机完成。模具有一个20毫米风扇形门长27毫米1毫米的入口和一个5.5毫米大小的开始在结束浇道直径为7毫米。IMD的注塑成型条件如表1。该注射速度，充填时间，保压压力及保压时间被分别设定为100毫米/秒，0.306s，100
6、兆帕，及1s。调查其相关影响，冷却液温度变化范围为75 至95间增加10，由模具温度控制（BYCW-021410FS，台湾），而熔融温度为280至310之间变化，其增长量为15。0.175毫米厚度的PC薄膜和0.05毫米厚的PET薄膜被用来和附加到一旁的模具壁。对模具的温度及影响的相关影响进行了调查。使用的PET薄膜具有1405 kg/m3的密度，热导率0.2745 W/m-，1924 kg-C间，而PC薄膜具有1250 kg/m3的密度，热电导率0.207 W/m-，比热为1224 J/kg-。三个部分的温度如图1（b）所示。在IMD过程中沿模腔方向被选定为参考评估从模具表面温度膜3,11,
7、12阻燃效果。第一个被指定为TB，在模具和聚合物熔体界面的温度。TB是大致相同的模具，作为传统的注塑成型无胶片的表面温度，第二个是为TC，在聚合物膜的界面温度，一个特殊的位置，很难衡量在指定的接口温度IMD的过程。另一个是TD，温度电影模具接口，在IMD的过程，这是从传统的注塑不同的特殊的温度边界。TC在这里只能是指定的模拟方法，而TB和TD都可以通过实验测量和数值模拟获得。模具表面温度或模具聚合物的界面温度，和薄膜模具温度进行了测量界面（从PRIAMUS4003B型）的温度传感器。两个直径1毫米的温度传感器被闪光灯嵌入模腔表面和中心位置模芯表面，以监察在IMD的成型温度变化的过程。图2和3分
8、别为典型传统射出成型和IMD工艺的型腔和型芯的表面温度分布。看上去模芯和模腔温度分布不匹配，是因为该模具由不同的模具组件组成。例如，流道系统的存在，即使温度的冷却系统对称地设计在模架两边，也会导致更高的腔面温度。尽管这种不匹配，一个是能够识别在上腔有无膜表面最高温度对薄膜的影响。这种情况清楚地显示在图4。对于传统的注塑成型，在充模阶段金属熔体接触成型表面时，模具表面温度将上升。对于IMD成型，薄膜阻碍热量进入模具成型表面导致成型表面温度上升缓慢。因此，存在一个在模具型腔表面温度最高值，无论成型有无薄膜。在图4中，本温差定为迟缓引起的温度下降，即热电阻。图2：实验测量的常规注塑成型工艺的模具型腔
9、和型芯的表面温度分布。图3：实验测量的在IMD的曲面注塑工艺的模腔和核心温度廓线表1薄膜注射加工系数成型温度（） 75，85，95熔融温度（） 280，295，310填充速度（mm/s） 100保压时间(s) 1保压压力（Mpa） 100填充时间（s） 0.306图4在薄膜嵌入式IMD和常规注射成型的型腔表面因迟缓引起的温度下降（在熔体充模结束时的）。此外，热分析软件COMSOL在薄膜注射模通过设置相似的条件根据加工条件被用来模拟薄膜对温度改变的影响。各种薄膜厚度（0.175毫米，0.350毫米，及0.525毫米），初始温度薄膜（30C和95C）和薄膜热导率（0.1 W/m-，0.15C和0.
10、2 W/m- W/m-）也进行了模拟。图5熔体温度对迟缓引起温度下降的实验结果（PC薄膜）。3结果与讨论 图5显示的模具中心温度和模腔表面温度的测量结果差异最终在于熔化填充有无PC薄膜。这种迟缓引起的温度下降，热电阻，减少冷却液温度的增加，而且增加熔体温度。在处理中，对于PET膜，热电阻的范围是从13C至18C的。图6显示了类似的趋势和RTD是10C至13C的。由于PC薄膜比PET膜厚，其热迟缓，预计会比PET膜更高，因此，热电阻较高。图6熔体温度对迟缓引起温度下降的实验结果（PET膜）。图7 TB,TC,TD的模拟温度曲线图8模拟和实测比较，迟缓引起的温度下降：（a）冷却液温度变化（b）变化
11、与熔体温度变化。对于熔膜的界面温度，人们需要依靠模拟。图7显示了当熔体温度为310，冷却液温度为75时TB，TC和TD的模拟概况。图8（a）所示的模拟与实测比较冷却剂在不同温度下引起迟缓的区别。图8（b）描述了各种熔融温度的情况。该模拟结果与实验测量吻合。高价值的模拟（3 C）是因为它最初假定完全融化填充型腔。在现实中，几十秒钟内，迟缓引起温差在减小。图9显示了融化薄膜在假设的各种不同的加工条件界面的PC薄膜导热系数模拟的接触温度（TC）。当PC的薄膜热导率增加0.1 W/m-至0.2 W/m-，在熔体膜界面气温的联系（TC）可能会降低到23。图10演示了在迟缓引起的温度下降在熔融温度280和
12、冷却液温度90时PC薄膜厚度测量的影响。这里清楚地看到，随着薄膜厚度的增加，热量的迟缓变得明显，RTD也随之增加。最初的薄膜温度（30C和95），也会影响熔体膜在接触界面的瞬间融化温度和12C至17C间的薄膜模拟，正如图11中薄膜的初始温度，也导致较低的熔融膜接触温度。图9在不同加工条件下模拟薄膜界面（TC）接触熔化温度。图10在熔融温度280，冷却液温度95，迟缓引起的温度下降（RTD）对PC薄膜厚度的影响4。结论IMD的成型过程中可能会引入非对称流动前进，导致对型芯的温度分布不均和型腔严重的残余应力和局部弯曲。这些一切都是因为注射前传热本身就被型腔表面附着的装饰膜中断了。在这项研究中，PC
13、塑料注射成型用不同PC和PET膜厚度进行。在IMD过程中，通过温度传感器测量正确的位置和模拟也进行调查薄膜效应和温度分布特征。在实验和模拟结果的基础上，可得出结论如下。1.对于PC膜，发现热传导阻滞导致在腔内嵌入式薄膜表面的最大温差与模具温差相比，该无薄膜常规注射成型可多达17.7C。对于PET膜，最大是模具温度相差约13C。2.随着PC薄膜厚度从0.175毫米至0.525毫米的增加，迟缓引起的模具温差也会单调增加约4。3.仿真结果与实验测量相吻合。从模拟，熔体膜接口温度可以进行研究。结果发现，当PC薄膜导热系数从0.1 W/m-C提高至0.2W/m-C时，在特定的工艺条件下熔体接触温度在薄膜（TC）接口可能会降低至23C。4.最初的薄膜温度（30C和95）在融化瞬间也影响到熔融薄
