快速热循环注塑成型技术(Rapid Heating Cycle Molding, RHCM)是一种动态模温控制技术,在塑料熔体注射之前保持较高的模具温度,使熔体在高模温状态下注塑成型,提高其流动性和充模能力,保压阶段后期采用冷却介质快速降低塑件的温度,保证成型效率。纤维增强复合材料注塑制品比单一聚合物注塑产品具有更加优良的机械性能和热性能,其使用价值越来越受到人们的重视。而在常规的注塑成型中,由于短纤维增强复合材料熔体内部纤维流动过程的复杂性,容易出现纤维取向不均、表面纤维浮出、制件各向异性等缺陷,制约了纤维增强复合材料的发展和应用。短玻璃纤维增强塑料快速热循环注塑成型技术可获得高质量的纤维增强塑件,但国内外对其成型过程中的纤维取向、熔接痕形貌、表面浮纤等的变化规律缺乏研究,为此,本文对短玻璃纤维增强塑料快速热循环注塑成型工艺进行了较为深入系统的研究,为该成型技术的工程应用奠定了一定的理论基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文根据快速热循环注塑成型技术的工艺原理和特点,介绍了本文作者所在课题组自主研发设计的电加热式快速热循环注塑成型生产线,详细阐述了生产线中各工作系统(包括加热系统、冷却系统、模温控制器、压缩空气源、监控界面和注塑机)的工作原理、工作过程、作用以及相互间的信号传递方式等。提出了电热式RHCM注塑模具的关键部位设计方法,如浇口的形式、温度传感器的位置等。并提出和比较了两种模具形式,即电加热元件和冷却管道共存于型腔板,和电加热元件设置在型腔板而冷却管道排放在一独立冷却板中。根据快速热循环注塑工艺要求和ASTM试验标准,设计了同时包含标准冲击、弯曲和冲击实验试样的注塑件模型；为研究两股熔体相遇时的熔接情况,将每种模型设计成单浇口和双浇口注塑成型两组,得到了所需实验试样的电加热快速热循环注塑成型模具；以用途较为广泛的纤维增强ABS和纤维增强PP为例,在不同模具加热时间条件下分别对其进行RHCM注塑成型,得到了短玻璃纤维增强复合材料成型标准试样。应用料流分析软件Moldflow对不同模具温度下的短玻纤维增强复合材料的快速热循环注塑成型过程进行了数值模拟,通过对模型内部的纤维取向情况的分析,提出了在试样厚度方向的表层-剪切层-中心层-剪切层-表层的分层结构模型,从温度和受力两方面解释了层状结构的成因；定量的对比分析了不同温度下试样的纤维取向张量,发现当温度升高到一定程度,纤维取向程度明显下降；分析还发现不同模具温度下成型的试样内部纤维取向层状结构中各层的厚度存在差别,对这种现象作了合理的解释。将RHCM注塑成型的试样在液氮条件下脆断,得到了不同模具温度下成型的纤维取向观测试样。通过扫描式电子显微镜对试样断面进行相关测试,验证了模拟结果的正确性。不同模具温度下成型的短玻璃纤维增强复合材料塑件试样的标准试验得到了其拉伸强度、冲击强度和弯曲强度随模具温度的变化规律。利用白光干涉仪,研究得到了纤维增强复合材料注塑制品的表面质量与模具温度的关系,发现115℃左右为使纤维增强复合材料注塑件的表面质量最好的模具温度值。