[发明专利]一种尺度可调的高分子浇注成形过程全域实时观测装置

说明书

技术领域

本发明属于高分子成形技术领域，涉及到一种尺度可调的高分子浇注成形过程全域实时观测装置。所谓全域实时观测是指可对材料熔体自进入浇口到充满型腔的动态充型过程进行直接观测，观测范围涵盖了包括浇口及型腔在内的与成形有关的各个部位。

背景技术

高分子材料的浇注成形是从金属的浇铸成形技术演变而来的一种成形方法，目前被广泛用于酚醛树脂、聚氨酯、聚乙烯醇、硅树脂以及热塑性橡胶等多种材料的成形。与注塑成形和模压成形相比，浇注成形一般无需加压，对模具的强度要求较低。所得制品大分子取向低，内应力小，质量均匀，且对成形制品尺寸的限制也较少。如今浇注成形技术已在国民经济的多个领域中得到了广泛应用，但是成形周期长及制品成形精度差等缺点仍严重制约浇注成形技术的发展。由于监测分析手段的缺乏，针对精密浇注成形尤其是尺寸接近或超过一米的大尺寸模塑制品的精密浇注成形技术的研究还非常欠缺。

高分子材料成形加工是一门复杂的科学，长期以来大量学者利用数值模拟方法进行相关理论的研究，取得了丰富的学术成果。但是，由于数值模拟过程中对于高分子材料的物理、热学以及其他性质的简化，使得相关研究成果与实际结果存在一定的出入。可视化技术因其能如实反映材料熔体的动态充型过程而成为研究高分子材料成形加工技术的重要手段。可视化方法在发现成形过程中的某些未知现象，揭示成形缺陷的产生过程等方面有着不可替代的作用，近年来受到学术界的高度重视。目前，可视化技术已经在诸多高分子材料成形领域得到了广泛的应用。按照其可视化窗口范围的大小可以分为微尺度、常规尺度两种。微尺度可视化方面，注塑成形中利用高速摄像机微距镜头对熔体流动前沿进行观测，发泡成形中则采用体式显微镜研究升温速度对发泡过程的影响，这种方式结构较为复杂，设备昂贵，成本较高。常规尺度可视化方面，以透明玻璃作为可视化窗口，对注塑、滚塑动态成形过程进行研究，该方法结构相对简单，但成形过程压力较大，玻璃必须选用较厚的石英玻璃或者钢化玻璃；吹胀成形以全透明的玻璃模具为可视化手段，易于观测，但高精度、复杂型面的玻璃制品加工成形较为困难。

随着国民经济的快速发展，尤其是在军事、航空航天、交通运输等方面，对大尺寸精密模塑制品的应用以及相关的分析研究手段提出了越来越高的要求。但当前高分子材料可视化分析手段仅限于微尺度和常规尺度的注塑、滚塑、发泡等方面的分析和观测，关于大尺度高分子材料浇注成形以及型腔尺度变化对高分子材料浇注成形特性的影响方面的观测装置和方法却未见到报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尺度可调的高分子浇注成形过程全域实时观测装置，以填补目前大尺度浇注成形过程观测分析手段的不足，促进浇注成形技术的发展。

本发明的技术方案如下：

一种尺度可调的高分子浇注成形过程全域实时观测装置，包括浇口板、前型腔挡板、底座、后型腔挡板、滑动挡块、挡块顶杆、玻璃板、玻璃压块、聚四氟垫块和圆柱销，采用凹槽式结构，将浇口板、前型腔挡板、后型腔挡板固定在底座上，与玻璃板、滑动挡块构成型腔；玻璃板作为模具上盖，形成可视化窗口，可视化范围涵盖了整个型腔，与可直接观测的浇口及其他与成型有关部分构成了全域观测窗口。将玻璃板安装到由浇口板、前型腔挡板、后型腔挡板和滑动挡块构成的型腔板的内凹支撑面上，并保证玻璃厚度与台阶高度一致，通过玻璃压块进行固定。为防止玻璃高温受热膨胀碎裂，水平方向上玻璃板与型腔板之间单侧留有2mm的边距；垂直方向上在玻璃压块和玻璃板之间放置聚四氟垫片，以缓冲压力。该装置的型腔长度通过滑动挡块的位置变化进行调整，并采用相应规格的挡块顶杆进行定位；先使用圆柱销对挡块顶杆进行定位，再用螺钉进行固定；该装置型腔长度可以在200-1000mm范围内进行调整。

本发明的效果和益处是：在浇注成形方面，提供了一种大尺度的全域实时观测装置，以研究各种尺度下高分子材料的浇注成形过程。由于成形过程压力较小，故该可视化窗口选用普通玻璃板，不仅通光性较好，且取材广泛，成本较低。采用该装置可以对不同长度模塑制品的浇注成形过程进行全域实时观测，发现各种未知的成形现象，分析其产生机理；探讨工艺参数、制品长度、熔体流动过程等对制品收缩率的影响。综上所述，本发明将进一步提高高分子材料浇注成形技术的研究水平，促进高分子浇注制品在军事、航空航天、交通运输等领域的应用和发展。

附图说明

图1是浇注成形过程全域实时观测装置的结构示意图。

图2是浇注成形过程全域实时观测装置型腔长度调整示意图。