[实用新型]一种可视化聚合物熔体注塑充模流动系统

说明书

本实用新型涉及一种流体填充流动过程可视化监测系统，特别涉及一种面向注塑成型工艺的可视化聚合物熔体充模流动系统，可用于定量观测注塑填充过程中聚合物熔体流动行为及熔体中异相固体颗粒的迁移运动规律。

聚合物熔体充模过程是注塑成型工艺的一个重要阶段，填充过程中熔体流动状态直接影响聚合物高分子链的取向、熔体结晶行为、熔体中异相颗粒的取向与分布等，从而影响聚合物塑料的微观结构与最终成形产品的力学性能。另外，填充过程不稳定还容易导致塑件出现喷射痕、流痕、流线、云纹等表面缺陷，严重影响产品的品质。此外，填充过程控制不良还可能导致塑件出现严重的熔接痕、浮纤、形状尺寸精度差、短射等缺陷。总之，熔体填充阶段对最终成形的产品的力学性能、外观质量和形状尺寸精度等均具有十分重要的影响。为了获得高品质的产品和保证工艺稳定性，有必要研究填充阶段聚合物熔体的流动行为，以期通过调整工艺参数、改进模具结构等使熔体充模流动达到最优状态。关于注塑过程熔体充填流动的研究一直以来都是工业界和学术界关注的热点。由于填充阶段聚合物熔体流动通常是在闭合且不透明的金属模具内完成的，所以很难直接观测到熔体的流动状态。为此，一般通过多次短射的方法间接观察填充阶段熔体流动状态的变化，但是这种方法无法了解熔体流动的连续变化过程。注塑成型可视化技术是研究填充过程中聚合物熔体流动行为的一种有效方法，该技术可以实现熔体流动全过程的实时监测，已经成为研究熔体充模流动行为的一种最为常用的方法，在业界获得了广泛的应用和认可。

围绕注塑成型过程可视化技术，国内外已经开展的大量的研究，构建了多种注塑填充阶段熔体充模流动可视化装置和方法。在国外，日本东京大学产业技术研究所横井课题组构基于玻璃镶块模具、光路传输系统以及双摄像头的注塑成型可视化系统，两个高速摄像机可以动态追踪和测量熔体的流动前沿；东京工业大学佐藤薰课题组构建了一种基于透明视窗和摄像机的可视化装置，研究了塑件表面波纹状流痕的形成机理；美国密歇根大学机械工程与应用力学系布雷斯课题组构建了一种三面透光的可视化注塑模具，研究了工艺参数对熔体流动状态的影响；伊朗塔比阿特莫达勒斯大学贝赫拉维什课题组基于玻璃型腔板、反射镜及摄像机等构建了微发泡注塑流动可视化系统，观测了熔体中泡孔的形态变化。在国内，西北工业大学林德宽等人构建了基于透明模具、光路系统及摄像机可视化注塑系统，对充模流变过程进行了定量动态研究；大连理工大学张强课题组构建了基于石英玻璃型腔的经济实用的可视化注塑模具；北京化工大学杨卫民课题组构建了基于玻璃镶块、反光镜及高速摄像机的注塑成型可视化系统，并利用该系统研究了熔体流动状态对熔接痕的影响。上述注塑成型可视化系统均是通过在常规注塑模具中置入玻璃镶块或玻璃型腔板，然后利用高速摄像机通过设计的光路系统监测注塑过程中熔体在模具型腔中的流动状态。这些系统和方法最为突出的缺点就是只能观测熔体的宏观流动状态，而无法清楚的捕捉熔体中微小异相颗粒的运动状态。另外，上述注塑可视化系统一般均是在商用注塑机和注塑模具的上构建的，这导致系统结构和操作相对复杂，构建成本和运行成本较高。此外，填充过程中高温高压塑料熔体容易损坏玻璃型腔板或镶块，从而导致可视化模具的寿命不高。

深圳市昌红模具科技有限公司在2010年8月2日申请的授权公开的中国专利CN201800189U《多孔板模具注塑过程的可视化实验机构》中揭示了一种多孔板模具注塑过程的可视化实验机构，该机构由进光孔、观察孔、影像系统及模架组成。该机构的特点是在模具型腔板内部置入由透明玻璃型腔镶块、反射镜、平面玻璃灯组成的光路系统，基于该光路系统，透过模具一侧的观察孔可以直接观测熔体在模具型腔中的流动状态，并利用高速摄像机拍摄和记录实时影响。另外，该机构还在型腔板上设置了一个进光孔，以增强入射光强度，从而有利于提高影响清晰度。该专利所涉及的注塑成型可视化机构与前述各种可视化装置类似，具有同样的缺陷或不足。

本实用新型根据上述现有注塑成型阶段聚合物熔体流动可视化装置与方法存在的结构复杂、运行成本高、模具使用寿命低、无法观测到熔体中细小异相颗粒运动状态等不足，提出一种新的结构简单、操作方便、经济可行的用于观测和研究聚合物熔体及其中细小异相颗粒流动行为的可视化装置。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术解决方案实现的：

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术解决方案实现的：