热塑性长玻纤增强复合材料模具进胶方案的研究

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热塑性长玻纤增强复合材料模具进胶方案的研究

袁林，吕伟，李芳，贾宇霖

深圳市银宝山新科技股份有限公司技术中心（广东深圳    518108)

【摘要】进肢方案会影响纤维的取向进而影响材料的性能，这一特点在现有的长玻纤注射成型 中被忽略，会造成塑件局部性能偏低而不能满足塑件测试的要求。通过前期的CAE模流分 析，在试样模具上设计不同的进胶方案，模拟不同的浇口样式、数量对纤维取向的影响，最终通 过实验测试试样中的纤维取向及材料性能。结果表明：薄片浇口方案最适合长玻纤塑件，其次 是多点同时进胶的方案，此两种进胶方案可保证料流平行移动进而确保纤维取向的一致性。

关键词：长玻纤塑件；纤维取向；进胶方案；材料性能

1     引言

    随着汽车轻量化概念的深入人心以及国家越来越严苛的节能减排政策的实施,复合材料越来越多的应用于汽车行业。常用的复合材料分为热固性纤维增强复合材料和热塑性纤维增强复合材料，而根据纤维的长度，热塑性纤维增强复合材料又分为短纤、长纤、连续纤维3类，如图1所示。

    热塑性长玻纤增强复合材料相 比于短玻纤增强复合材料具有性能上的优势相比于连续纤维增强复合材料又具有成型灵活性上的优势，因此在汽车上的应用越来越广泛并逐步替代一些非主要承载力零件如油门脚踏板、尾门内板、前端模块等' 因长玻纤替代类的塑件需要具备一定的力学、装配要求，而复合材料具有各向 异性这一特征，最终在塑件中纤维取向受模具设计的 影响很大，也直接关系到塑件最终的强度、变形等。本文将从试样模具进胶方案的设计和得出的实验数 据着手，研究模具进胶方案对试样纤维取向以及塑件 变形、强度的影响。

2    实验设计
(1)       实验名称。复合材料塑件强度和变形的研究。
( w$ T# K. s! M/ o(2)      原料。PA6切片：牌号M2400;玻璃纤维：牌 号352B;抗氧剂:牌号1010和168。
(3)      主要设备与仪器。在线混炼注塑机,51拉力 测试机。
(4)      试验过程。本试验拟制造尺寸为210X 210mm，厚度为4mm的平板试样。该平板主要用于试 样加工，然后进行拉伸性能测试。试样要求平板中纤 维取向方向性较强。因此分别设计了 4种模具方案， 分别为单点扇形浇口、单点薄片浇口、单点侧浇口、4 点侧浇口。a.   模流分析研究。首先本试验对上述4种方案分 别进行了模流分析，分析时选取的材料对象为PA6+ 40%LGFo根据对分析结果进行讨论和评判，选取其 中较优的一种或两种模具设计进行试样制造以验证 其效果。b.   试样制造实验。试样采用PA6+40%LGF的材 料配方进行试样制造。首先将PA6切片、抗氧剂用混 料机混合后，放入注塑机中。在注塑机中的挤出段将 PA6切片熔融，然后与玻璃纤维混合搅拌。挤出段温 度设置为250T：，螺杆转速为100转/min。随后，通过 操作将搅拌好的混合熔体流人注射段，最后注射到平 板试样模具中成型。注射段温度设置为260T，注射 压力为1 OOMPa，模具温度为801。
& `9 b+ ?7 s( w, G" w(5)     测试与表征。拉伸性能:根据丨SO 527-2012 标准在拉力测试机上进行测试，试样尺寸为哑铃型， 试样长170mm，厚度为4mm,工作段宽度为lOmm。测 试加载速率为5mm/min，取5个试样进行测试后取平 均值。纤维取向测试:对试样进行取样，打磨后，用光学 显微镜.观察其表面。取5个试样测试的结果取平均值 作为该试样的纤维取向分布状态。
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