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1、word格式文檔熔融塑料流動(dòng)特性對注塑的影響一、熔融塑料在模腔中流動(dòng)的速度1.各流層的速度塑料在模腔內(nèi)的流動(dòng)可近視的看成層流。根據(jù)流體力學(xué)理論，層流流體可視為一層層彼此相鄰的液體在剪切應(yīng)力（引起材料沿平行于作用力的平面產(chǎn)生滑移而變形的力,即切向應(yīng)力）作用下的相對滑移。層流流體的這種特性可用兩平行板間的液體流動(dòng)來說明。如圖所示，在兩個(gè)平行的平板間充滿具有一定黏度的液體，若平板A以速度V移動(dòng)，另一平板B靜止不動(dòng)，則由于液體分子與平板表面的吸附作用，將使貼近板A的液體層以同樣的速度v=V隨板移動(dòng)，從而對和它相鄰的液體層產(chǎn)生摩擦力（即剪切應(yīng)力
2、）。如此傳遞下去，于是在各層的界面上產(chǎn)生相應(yīng)的剪切應(yīng)力，從而形成各液體層間的相對滑移，而緊貼板B的液體，由于液體分子與平板表面的吸附作用，則靜止不動(dòng)(v=0)。由于塑料熔體在成型過程中流動(dòng)時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)—般小于10，分散體也不會(huì)大于2100，因此其流動(dòng)均為層流。塑料從噴嘴中射出到流道中后，由于塑料分子與流道壁（或模具型腔壁）的吸附作用，使得緊貼流道壁（或模具型腔壁）的流層速度為零，從而對和它相鄰的液體層產(chǎn)生摩擦阻力。如此傳遞下去，于是形成中間流層速度最大，兩側(cè)靠近流道壁（或模具型腔壁）的流層速度遞減的流動(dòng)形式，如圖所示。2.流通面積變
3、化時(shí)速度的變化由于塑料熔體在成型過程中的流動(dòng)是連續(xù)的，而且塑料熔體基本上是不可壓縮的，所以流體通過每個(gè)流通面（管道的橫截面）的流量是相等的，所以，當(dāng)流體從大的流管流入小的流管時(shí)，如果流體源頭仍以同樣的流量持續(xù)注入流體（如圖所示），則流體進(jìn)入小管后流速變快了，其流速與流通面積成反比。但此時(shí)由于管徑變細(xì)流體受到了阻力，所以需要更大的注入壓力。同理當(dāng)流體從小的流管流入大的流管時(shí)流速會(huì)放慢。專業(yè)整理word格式文檔所以，當(dāng)注射產(chǎn)品是圓片狀產(chǎn)品（如光盤片）且澆口（塑料熔融液體進(jìn)入模具型腔的入口）在中心時(shí)，則隨著塑料流體流向各邊沿流通面積不斷增加
4、（因?yàn)殡S著同心圓的半徑增大周長不斷增加），此時(shí)，要達(dá)到塑料熔融液體前緣恒速就要有不斷上升的注射速度（如圖所示），這可用多段射速來近似模擬。3.熔體黏度對流速的影響當(dāng)流體在外力作用下，各流層間出現(xiàn)相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生阻礙流體層間相對運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，流體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)稱為黏性，用動(dòng)力黏度（或稱黏性系數(shù)）來衡量黏性的強(qiáng)度。如圖所示，在一定溫度下，施加于相距dτ的液層上的剪切應(yīng)力（此外力也可以是移動(dòng)層上面一層有著更快流速的流層對移動(dòng)層的摩擦力，單位為N/m2）與層流間的剪切速率dυ/dr（又稱速度梯度，單位為s-1）的比值，稱為液體的
5、動(dòng)力黏度。其中剪切速率代表流動(dòng)時(shí)相鄰的流層間流速的差異。專業(yè)整理word格式文檔流體只有在流動(dòng)且各流層之間有相對滑動(dòng)時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出黏性，靜止的流體不呈現(xiàn)出黏性。黏性的作用是阻礙流體內(nèi)部的相對滑動(dòng)，從而阻礙流體的流動(dòng)。黏性產(chǎn)生的原因，概括來講是流體分子之間的吸引力以及分子之間不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換產(chǎn)生的阻力的綜合結(jié)果。動(dòng)力黏度反映了這種阻力的強(qiáng)度，動(dòng)力黏度越大，要達(dá)到同樣速度所需要的剪切力越大，也就是說注塑時(shí)所需的注射壓力越大。從上面的內(nèi)容我們知道，流體在流管中流動(dòng)時(shí)，由于流管壁對流體的吸附作用，使得緊貼流管壁的流體速度為零，從而使得流管中
6、的流體產(chǎn)生相對滑動(dòng)，此時(shí)才產(chǎn)生黏性對流體流動(dòng)的阻礙作用，所以管徑越小，管壁越粗糙，黏度對整體流速的阻礙作用越大。二、熔融塑料在成型過程中流動(dòng)時(shí)的壓力變化注塑機(jī)的射出壓力的作用是克服熔膠流動(dòng)阻力，推動(dòng)熔膠進(jìn)入模腔以進(jìn)行充填?，F(xiàn)以熔膠在圓管中流動(dòng)的情況來分析熔膠所受到的作用力。如圖所示，在圓管中的熔膠流體中取一個(gè)小微團(tuán)來分析流體的受力和運(yùn)動(dòng)情況。圖中熔膠在水平方向從左向右流動(dòng)，即圖中熔膠微團(tuán)作于水平方向從左向右運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中微團(tuán)受到4個(gè)水平方向的力：后面的流體對它的推力，即后端的內(nèi)壓力F1；它前面的流體對它的阻力，即前端的內(nèi)壓力F2；兩邊
7、流體對它的摩擦阻力F3和F4。如果F1小于F2,那么熔膠流體最終會(huì)在摩擦阻力的作用下停止下來。所以，正是熔膠微團(tuán)后端面與前端面這種內(nèi)壓差推動(dòng)液體持續(xù)流動(dòng)。F4F3F1F2從整個(gè)流體來看，流體的后端面與注塑機(jī)的螺桿相連，其內(nèi)壓為注塑機(jī)的注射壓力，流體的前端面與大氣相通，其相對壓力為零。我們知道，靜止的液體能大小傳遞壓強(qiáng)（在注塑領(lǐng)域稱為壓力），但由于注塑機(jī)中的熔膠流體在流動(dòng)，所以壓力在傳遞的過程中需要克服阻力推動(dòng)流體持續(xù)流動(dòng)而逐漸變小，從而在流體中行程沿流程逐漸變小的壓力剃度，如圖所示。從能量的觀點(diǎn)看，流體在水平流管中流動(dòng)時(shí)具有2種機(jī)械能
8、：①壓力能。當(dāng)流體受到阻力時(shí)，流體分子之間距離被微量壓縮，這時(shí)流體就建立起了內(nèi)壓，一旦外力降低時(shí)由于分子之間的作用力又能恢復(fù)到原來的距離，所以流體像被壓縮得彈簧一樣具有壓力能。②專業(yè)整理word格式文檔動(dòng)能。流體與固體一
