[发明专利]通过超声波手段间接测量注塑机型腔压力的方法及装置

说明书

本发明公开了一种通过超声波手段间接测量注塑机型腔压力的方法，包括：沿拉杆轴向，分别同时向每个拉杆发射超声波，检测每个拉杆超声波回波时间差，得到注塑机型腔内部平均压力。利用本发明的检测方法和检测装置，即可实现某一状态下，型腔内压力的检测，也可以实现注塑过程中型腔中压力的实时检测，且检测过程简单，精确度高。

技术领域

本发明属于超声测试与材料成型技术领域，具体涉及一种通过超声波手段间接测量注塑成型过程中型腔压力的方法。

背景技术

注射成形是应用最广泛的用于生产塑料制品的成型方法。在注射成形过程中，聚合物熔体被注射进模具型腔，整个过程时间非常短暂并伴随着剧烈的温度压力变化。不同的压力变化情况将直接影响到最终产品的质量，从而模具型腔的压力曲线被认为是成型过程的指纹，被用来表征和诊断成型的过程，并可以用于进一步指导注塑工艺的优化。因此，对于成型过程而言，型腔压力曲线的测量是至关重要的，也是实现智能注塑成形过程的关键步骤。当前对于模具内部型腔压力的测量手段主要是通过模腔压力传感器，这种测量手段能够实时精确地测量模具型腔内部熔体的压力变化情况。然而这种方法存在一定的缺陷。该方法只能够测量内部某一个测点位置的压力变化情况，并且，传感器安装在模具型腔的表面，对于模具有损坏，也会使得注塑产品的表面留下缺陷，再加上传感器高昂的价格，很难普及在每一个模具上面，这给注塑成形过程的在线检测带来了一定的阻力。

此前，有相关研究人员提出过一种型腔压力的软测量手段，但是这种手段尽管是一种无损的方法，却涉及了成型过程中熔体密度，温度，螺杆压力等多项参数，具体实施起来不仅复杂而且缺少参数之间物理联系和理论支持，必将损失一部分准确性。

发明内容

本发明目的是提出一种超声无损检测注射成形过程模具型腔压力的方法和装置，通过使用超声波方法测量注塑机拉杆的受力，从而间接测量模具型腔内部的压力变化情况。

一种通过超声波手段间接测量注塑机型腔压力的方法，包括：沿拉杆轴向，分别同时向每个拉杆发射超声波，检测每个拉杆超声波回波与拉杆自由时的超声回波的时间差，根据如下公式得到注塑机型腔内部平均压力P：

P＝πR²·W·Δt_total/A

其中：R为拉杆的截面半径；Δt_total为所有拉杆上接收的回波时间差总和；W为与拉杆材质相关的常量；A为型腔在垂直于拉杆轴向的平面的投影面积。

本发明即可以用于在线注塑机型腔内压力的实时检测，也可以用于某一状态下注塑机型腔内压力的检测。作为优选，在注塑成型过程中连续向每个拉杆发射超声波，实时显示注塑成型过程中注塑机型腔内部平均压力。采用该技术方案，可以针对在线的注塑过程对腔内压力进行检测。

作为一种选择，在检测前，针对同种材质的拉杆，在不同锁模力下，利用锁模力传感器检测得到多组σ-Δt数据，利用得到的多组σ-Δt数据，拟合出一条过原点的σ-Δt直线，求得该直线的斜率，得到所述的W，其中σ为拉杆上的应力，为纵坐标；Δt为超声波回波的时间差，为横坐标。其中拉杆上的应力σ可由锁模力传感器直接检测得到；所述超声波回波的时间差Δt可由超声波采集单元采集得到。

作为优选，所述拉杆为四个。

作为优选，每个拉杆的一端均设有一个超声探头。

作为优选，实时输出时间与注塑机型腔内部平均压力曲线。

作为优选，超声波回波信号记录频率高于或等于20Hz。

一种通过超声波手段间接测量注塑机型腔压力的装置，包括：

安装于拉杆一端的超声探头，该超声探头针对拉杆轴向安装；

用于控制超声信号并接收超声回波的超声波采集单元；