论文部分内容阅读
随着科学技术的发展,微机电系统和微系统技术已成功应用于多个领域,微注塑成型技术是生产微细结构、高精密制品的最重要加工技术之一。微注塑制品在高精尖领域的应用,对制品的性能质量有了更高的要求,而制品的形态结构对性能有重要的影响,因此研究微注塑成型条件下的形态演化有重要的意义。本文采用等规聚丙烯(iPP)为原料,基于厚度为500μm和1.Omm薄壁微制品的微注塑成型实验,研究工艺参数对不同厚度微制品形态结构及收缩的影响。主要工作包括:1、尺度效应对微注塑制品的形态影响研究。针对两种尺度微注塑制品,利用偏光显微镜(PLM)和广角X射线衍射仪(WAXD)研究微注塑制品的形态结构演化。实验结果表明:厚度为1.Omm和0.5mm两种微制品都呈现出一种相似的皮芯结构,但不同于传统注塑制品四层或五层结构,只有皮层、剪切层和芯层三层结构,在厚度方向上剪切层的比例相对更大,芯层比例相对更小,随着尺度的减小,微制品的形态层数也在减少;两种尺度下微制品不同位置处并没有明显的β晶生成,不同位置处的结晶度各不相同,但总体变化不大;厚度为0.5mm微制品的取向度比厚度为1.Omm制品的取向度偏大。2、注射速度对微注塑制品形态演化的影响研究。针对两种尺度微注塑制品,利用偏光显微镜(PLM)和广角X射线衍射仪(WAXD)研究注射速度对微注塑制品的形态结构演化的影响。实验结果表明:在低速注射下,随着注射速度从10mm/s增大到35mm/s,两种尺度的微制品都呈现出相似的三层皮芯结构,在厚度方向上剪切层的比例很大,芯层比例很小,且随着注射速度的增大,剪切层的比例变化不大。在高速注射条件下,随着注射速度从80mm/s提高到400mm/s,两种尺度都呈现出相似的三层皮芯结构,在厚度方向上剪切层的比例很大,芯层比例很小,且随着注射速度的增大,剪切层比例逐渐增大,当注射速度超过一定值后,呈现无芯层结构;两种尺度的微制品都没有明显的β晶生成;随着注射速度的增大,厚度为1.Omm微制品的结晶度整体小幅下降,厚度为0.5mm微制品的结晶度先增大后降低,变化不是很大;厚度为1.Omm的微制品最大取向度的值整体上逐渐减小,取向度数值波动范围不大;厚度为0.5mm的微制品最大取向度先增大后减小又增大,取向度数值波动较大。3、熔体温度对微注塑制品形态演化的影响研究。针对两种尺度微注塑制品,利用偏光显微镜(PLM)和广角X射线衍射仪(WAXD)研究熔体温度对微注塑制品形态结构演化的影响。实验结果表明:随着熔体温度从220℃提高到280℃,厚度为0.5mm微制品呈现出无芯层结构,在厚度方向上形态变化不大,这是由于在熔体温度的影响实验中,注射速度比较大的缘故;厚度为1.0mm微制品随着熔体温度的升高,均呈现三层皮芯结构,在厚度方向上剪切层和芯层比例变化不大;两种尺度的微制品都没有明显的Β晶生成;厚度为1.0mm微制品结晶度先升高再降低,厚度为0.5mm微制品结晶度也是先升高再降低;厚度为1.0mm和0.5mm微制品的取向度都逐渐减小。4、工艺参数对微制品收缩的影响。以微制品厚度、宽度和径向方向的收缩率为评价指标,研究注射速度、熔体温度、保压压力、保压时间和模具温度对微制品收缩的影响。实验结果表明:在本实验选择的工艺范围之内,对于厚度为1.0mm的微制品,影响厚度、宽度和径向方向的收缩最大因素都是注射速度,而对于厚度为0.5mm的微制品,影响厚度方向的最大因素也是注射速度;总体上,注射速度对两种尺度的微制品影响最大,且远大于其他各因素;其次是保压压力和模具温度,对收缩率有一些影响;而保压时间和熔体温度的影响作用并不明显。