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三维(3D)吹塑是生产复杂中空的工业配件的一种方法,与传统吹塑相比,可大幅度减少飞边、提高材料的利用率与生产效率。在三维吹塑过程中,由于型坯成型过程较为复杂,对于复杂的形状、尤其是大弧度弯曲状的三维弯管的周向壁厚难控制,从而易造成弯管周向壁厚差别较大,这种差别会影响到产品的使用性能,因此提高三维弯管周向壁厚的均匀性显得非常必要;此外型坯机头的流道结构对型坯与吹塑制品的性能也有很大影响,所以型坯机头的类型的选择、结构优化非常重要。因此,本文主要工作是设计一个性能好的机头及如何提高弯管壁厚的均匀性。
在心形支管储料式机头的基础上,设计环形螺旋支管储料机头流道,并分析了机头流道结构参数对漏流分布的影响;通过MOLDFLOW模拟原型坯机头及新设计的机头的充料过程,模拟结果显示:与心形支管储料式机头相比,环形螺旋支管储料式机头内的熔体流动更均匀,储料过程中压力损失小,熔体内的玻纤排列更为复杂。此外,用实验的方法比较了两种型坯机头内熔体中的玻纤排列差别,其结果表明机头结构参数选择的合理性。
通过双螺杆挤出机制备玻纤含量分别为5%、10%、30%的聚丙烯/短玻纤(PP-SGF)复合材料,将PP与制备的复合材料通过挤出吹塑机挤出型坯,分别研究了玻纤含量、挤出流率、模口间隙对型坯膨胀的影响;测量上述材料的流变性能并分析型坯膨胀差别的原因。
最后将上述材料分别通过“风动力牵引三维吹塑设备”成型弯管,并测量弯管壁厚;利用扫描电镜观察型坯、制品壁内玻纤的排列情况。结果表明:玻纤的增强作用,能降低因气流牵引力和吹胀压力而引起的制品周向壁厚不均;当玻纤含量为30%时,弯管壁厚尤其是弯管弯部的周向壁厚的均匀性明显提高。