摘要
薄壁微注塑制品在微机电、航空航天以及生物医疗等方面的应用越来越广泛。现阶段对薄壁微注塑成型的流动成型特性、微注塑成型制品的形态结构以及其力学性能的研究还没有形成系统的理论。本论文采用单因素实验的方法分析注射速度、模具温度与熔体温度对不同厚度的六翅片薄壁微注塑制品的充填过程、形态结构以及纳米压痕力学性能的影响。本论文的研究内容及主要结论如下： 1、薄壁微注塑制品充填过程的流动分析 采用UG和MOLDFLOW对1.0mm、0.5mm与0.2mm三种厚度六翅片微注塑制品进行3D实体建模，并分析各个工艺参数充填过程的影响规律。结果表明： 微制品充填过程中型腔内熔体的流动由于分流道效应而存在流动不平衡的现象。注射速度对微制品注塑成型过程的熔体速度、剪切速率的影响比较大，而熔体温度与模具温度的影响较小。速度在型腔的中面最大靠近模壁最小，而剪切速率在型腔的模壁处最大中面最小；随着注射速度增大，剪切速率越来越大。 2、微注塑制品的形态结构 采用偏光显微镜对不同工艺下成型的不同厚度微注塑制品的形态结构进行观察，并分析微注塑试样形态结构的变化规律。根据数值模拟的结果分析工艺参数对其影响机理。结果显示： 随着注射速度的增大，微制品的剪切层所占比例逐渐增大，芯层所占比例逐渐减小，当注射速度达到一定值后，会使得微制品中球晶芯层消失，变为纯剪切层的无芯结构；厚度为0.2mm的微制品都呈现出无芯的形态结构；随着熔体温度的升高，微制品的芯层所占比例逐渐增大，剪切层逐渐减小；随着模具温度的升高，微制品球晶芯层所占比例变大，剪切层减小。 3、注射速度对微制品纳米压痕力学性能的影响 采用纳米压痕仪对不同注射速度下成型的微制品沿着垂直于流动方向与平行于流动方向进行纳米压痕实验，并结合数值模拟与形态结构的结果分析注射速度对薄壁微注塑制品的纳米压痕力学性能的影响。并发现： 微试样的纳米压痕过程为连续性塑性变形，微注塑制品厚度方向不同结构层的力学性能不同，芯层的弹性模量与硬度最大，冷冻层最小；在熔体温度为240℃时，试样的各个结构层垂直于流动方向的弹性模量与硬度都随着注射速度的增大先减小后增大；当熔体温度为220℃时，试样各个结构层垂直于流动方向与平行于流动方向的弹性模量与硬度随着注射速度的增大先增大后减小；但注射速度的变化对沿垂直于流动方向的纳米压痕力学性能影响较大，而对沿平行于流动方向的纳米压痕力学性能影响较小。
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