一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法，属于注塑成型技术领域。在注塑成型聚合物中添加可逆示温材料，采用可视化技术与示温材料相结合，利用温度传感器直接与熔体相接触的方式测量制件冷却过程中的实时温度变化，根据记录的制件冷却过程图像与其温度变化的对应关系，建立一种新的测量制件冷却过程温度变化与其凝聚态结构性能关系的方法。本发明专利技术的效果和益处是：将示温材料与可视化技术相结合，获得型腔内制件冷却过程温度变化规律，建立模具温度场变化与聚合物凝聚态结构形成和制件力学性能之间的关联关系。该方法不必在型腔内设置过多传感器及测温点，简单方便。

A method for observing the inner cooling process of injection molded parts and its condensed state structure by using temperature sensitive material

The invention relates to a method for observing the relationship between the cooling process and the condensed state structure of an injection molded part by using a temperature indicating material, which belongs to the technical field of injection molding. Addition of reversible thermochromic materials in injection molding of polymers by using visualization technology combined with temperature materials, real-time temperature measuring changes in the cooling process of parts in direct contact with the melt temperature sensor is used in the way, according to the records of the workpiece cooling process changes the temperature of the image and its corresponding relationship, a new method of building product measurement the cooling process of temperature change and condensed state structure performance relationship. The advantage of the invention is: thermochromic materials and visualization technology combine to obtain the cavity parts cooling process temperature changes, the establishment of mold temperature field variation and condensed polymer structure formation and the relationship between the mechanical properties of the parts. The method does not need to set up a plurality of sensors and temperature measuring points in the cavity, which is simple and convenient.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于注塑成型
，涉及到一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构之间关系的方法。
技术介绍
注塑成型是一种可以进行重复大批量生产具有复杂结构和精密尺寸制件的加工技术，其主要特点是加工成本低，生产周期短，成型工艺简单。注塑过程中的热量传递行为十分复杂，包括制件自身不同部位的热交换、制件与模具之间的热交换、模具与冷却介质的热交换、模具外表面与周围环境的热交换等，所有热量交换过程都将影响制件成型质量。长期以来，注塑成型合模后的热交换过程及温度分布，一直不为人们所掌控，且很难直接观察到，而冷却过程直接影响到注塑生产效率和制件质量。冷却过程中的模具温度场与制件中的残留热应力及其分布、以及制件翘曲变形等密切相关。对于结晶型聚合物，温度场直接影响制件内部的结晶形态和结构，如晶体的尺寸与晶形、结晶度等，从而影响到制件的物理力学性能。获得制件冷却过程中不同时刻的温度场分布，有助于调控制件内部分子凝聚堆砌过程及其凝聚态结构性能，进而提高制件质量。目前模具内温度场的分布通常利用CAE技术来模拟，结果与实际注塑过程有一定的差异；而完全通过实验测量，需要在模具中安置若干温度传感器，既增加成本，又加大了模具结构的复杂程度，甚至由于空间所限，难以实现。可视化技术可以直接观察模具型腔内聚合物熔体的流动过程，对于发现成型加工中的制件缺陷，揭示缺陷的产生机理等方面有着不可替代的重要作用。但仅通过可视化技术来获知型腔内熔体的温度分布仍有困难。
技术实现思路
本专利技术将可逆示温材料与可视化技术相结合，提出一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法。本专利技术的技术方案：将可逆示温材料均匀混入成型聚合物材料中；用可视化模具、高速摄像机和温度传感器组成实验装置；高速摄像机拍摄注塑成型冷却过程图像，示温材料显示制件冷却温度渐变过程，温度传感器测得制件不同位置温度变化结果；建立拍摄图像灰度值和制件温度与其内部凝聚态结构之间的对应关系；从而获得整个制件冷却凝固过程的温度变化规律与其凝聚态结构形成过程的关系。一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法，步骤如下：步骤1：将可逆示温材料均匀混入待成型的聚合物材料中，将所得混合物通过注射机注入可视化模具的型腔中；所述的待成型的聚合物材料与可逆示温材料的质量比为1000:5-10；步骤2：将多个温度传感器安放于可视化模具的型腔镶块中，可视化模具、高速摄像机和温度传感器组成试验装置；步骤3：由高速摄像机拍摄充模及冷却过程图像；步骤4：首先对步骤3拍摄得到的图像进行数字图像处理为灰度图片，得到温度传感器安放的参考位置点的灰度-时间曲线和温度-时间曲线，进而得到该参考位置点的温度-灰度曲线，即是标准参考温度-灰度曲线；步骤5：获取灰度图片中除参考位置点的其他位置点的灰度值，得到其他位置点的灰度-时间曲线；根据其他位置点的灰度-时间曲线和标准参考温度-灰度曲线，得到其他位置点的温度-时间曲线；步骤6：采用微观检测方法得到可视化模具在任何温度条件下，制件的结晶、取向等凝聚态结构形式及其分布，建立注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系。微观检测方法可以采用偏光显微镜、X射线衍射仪等。本专利技术的效果和益处：将示温材料与可视化技术相结合，获得型腔内制件冷却过程的温度变化与其凝聚态结构和性能之间的关系，进而有效掌控制件冷却过程及其内部分子凝聚态结构的形成与制件质量性能。该方法不必在型腔内设置较多传感器及测温点，即可获知各点温度变化情况，简单方便。附图说明图1为温度标定流程图。图2为制件灰度图取样位置图。图3为参考位置点的灰度-时间曲线图。图4为参考位置点的温度-时间曲线图。图5为参考位置点的温度-灰度曲线图。图6为其他位置点的灰度-时间曲线图。图7为其他位置点的温度-时间曲线图。图中：O为参考测量点；a～e为其他位置点。具体实施方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法，步骤如下：步骤1：将6克可逆示温材料(成分及重量分数如下：三聚氰胺甲醛树脂1-5％；3-(4-二甲基氨基苯)-3-(1-乙基-2-甲基吲哚-3基)苯酞2-10％；双酚A5-15％；硬脂酸丁酯25-40％；棕榈酸乙酯25-40％)，均匀混入1000克成型聚合物材料聚丙烯(PP)中。步骤2：将多个温度传感器安放于可视化模具的型腔镶块中，可视化模具、高速摄像机、温度传感器组成实验装置；步骤3：由高速摄像机拍摄充模及冷却过程图像；步骤4：首先对步骤3拍摄得到的图像进行数字图像处理为灰度图片，得到温度传感器安放的参考位置点的灰度-时间曲线和温度-时间曲线(如图3和图4)，进而得到该参考位置点的温度-灰度曲线(如图5)，即是标准参考温度-灰度曲线；步骤5：获取灰度图片中除参考位置点的其他位置点的灰度值，得到其他位置点的灰度-时间曲线；根据其他位置点的灰度-时间曲线和标准参考温度-灰度曲线(如图6和图5)，得到其他位置点的温度-时间曲线(如图7)；步骤6：采用偏光显微镜等微观检测方法得到可视化模具在任何温度条件下，制件的结晶等凝聚态结构形式及其分布，建立注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：将可逆示温材料均匀混入待成型的聚合物材料中，将所得混合物通过注射机注入可视化模具的型腔中；步骤2：将多个温度传感器安放于可视化模具的型腔镶块中，可视化模具、高速摄像机和温度传感器组成试验装置；步骤3：由高速摄像机拍摄充模及冷却过程图像；步骤4：首先对步骤3拍摄得到的图像进行数字图像处理为灰度图片，得到温度传感器安放的参考位置点的灰度‑时间曲线和温度‑时间曲线，进而得到该参考位置点的温度‑灰度曲线，即是标准参考温度‑灰度曲线；步骤5：获取灰度图片中除参考位置点的其他位置点的灰度值，得到其他位置点的灰度‑时间曲线；根据其他位置点的灰度‑时间曲线和标准参考温度‑灰度曲线，得到其他位置点的温度‑时间曲线；步骤6：采用微观检测方法得到可视化模具在任何温度条件下，制件的结晶、取向等凝聚态结构形式及其分布，建立注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系。

【技术特征摘要】
1.一种利用示温材料观测注塑制件模内冷却过程与其凝聚态结构关系的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：将可逆示温材料均匀混入待成型的聚合物材料中，将所得混合物通过注射机注入可视化模具的型腔中；步骤2：将多个温度传感器安放于可视化模具的型腔镶块中，可视化模具、高速摄像机和温度传感器组成试验装置；步骤3：由高速摄像机拍摄充模及冷却过程图像；步骤4：首先对步骤3拍摄得到的图像进行数字图像处理为灰度图片，得到温度传感器安放的参考位置点的灰度-时间曲线和温度-时间曲线，进而得到该参考位置点的温度-灰度曲线，即是标准参考温度-灰度曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：于同敏，刘莹，祝铁丽，辛瑜，张拯恺，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21