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1、word格式文檔熔融塑料流動特性對注塑的影響一、熔融塑料在模腔中流動的速度1.各流層的速度塑料在模腔內(nèi)的流動可近視的看成層流。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來說明。如圖所示，在兩個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，另一平板B靜止不動，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，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(v=0)。由于塑料熔體在成型過程中流動時，其雷諾準(zhǔn)數(shù)—般小于10，分散體也不會大于2100，因此其流動均為層流。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形式，如圖所示。2.流通面積變
3、化時速度的變化由于塑料熔體在成型過程中的流動是連續(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，如果流體源頭仍以同樣的流量持續(xù)注入流體（如圖所示），則流體進入小管后流速變快了，其流速與流通面積成反比。但此時由于管徑變細流體受到了阻力，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流速會放慢。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（塑料熔融液體進入模具型腔的入口）在中心時，則隨著塑料流體流向各邊沿流通面積不斷增加
4、（因為隨著同心圓的半徑增大周長不斷增加），此時，要達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)相對運動時，隨之產(chǎn)生阻礙流體層間相對運動的內(nèi)摩擦力，流體產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)稱為黏性，用動力黏度（或稱黏性系數(shù)）來衡量黏性的強度。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層上面一層有著更快流速的流層對移動層的摩擦力，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、動力黏度。其中剪切速率代表流動時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且各流層之間有相對滑動時才會表現(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，從而阻礙流體的流動。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)則運動的動量交換產(chǎn)生的阻力的綜合結(jié)果。動力黏度反映了這種阻力的強度，動力黏度越大，要達到同樣速度所需要的剪切力越大，也就是說注塑時所需的注射壓力越大。從上面的內(nèi)容我們知道，流體在流管中流動時，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，此時才產(chǎn)生黏性對流體流動的阻礙作用，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時的壓力變化注塑機的射出壓力的作用是克服熔膠流動阻力，推動熔膠進入模腔以進行充填?，F(xiàn)以熔膠在圓管中流動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小微團來分析流體的受力和運動情況。圖中熔膠在水平方向從左向右流動，即圖中熔膠微團作于水平方向從左向右運動。在運動中微團受到4個水平方向的力：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在摩擦阻力的作用下停止下來。所以，正是熔膠微團后端面與前端面這種內(nèi)壓差推動液體持續(xù)流動。F4F3F1F2從整個流體來看，流體的后端面與注塑機的螺桿相連，其內(nèi)壓為注塑機的注射壓力，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（在注塑領(lǐng)域稱為壓力），但由于注塑機中的熔膠流體在流動，所以壓力在傳遞的過程中需要克服阻力推動流體持續(xù)流動而逐漸變小，從而在流體中行程沿流程逐漸變小的壓力剃度，如圖所示。從能量的觀點看，流體在水平流管中流動時具有2種機械能
8、：①壓力能。當(dāng)流體受到阻力時，流體分子之間距離被微量壓縮，這時流體就建立起了內(nèi)壓，一旦外力降低時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格式文檔動能。流體與固體一
