Статья по теме: Распределения ориентации

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Скачать полный текст

Полное моделирование заполнения формы потребовало бы подробного расчета профилей скорости и температуры в потоке расплава внутри полости формы, включая описание положения и формы развивающегося фронта потока. Этого в принципе было бы достаточно для расчета распределения ориентации, влияющего на морфологию изделия, формирующуюся в процессе охлаждения и затвердевания. Такая полная модель, если она возможна, была бы полезна как для конструирования, так и для оптимизации условий литья под давлением изделий с заданными свойствами.[2, С.527]

Наиболее важной характеристикой литьевой формы является ее геометрия. При использовании форм со с южной геометрией необходимо представить себе общую картину течения расплава, т. е. располагать информацией о последовательности заполнения различных участков формующей полости, о возможности «недолива», а также о месте образования линии сварки и характере распределения ориентации. Чем сложнее конструкция формы, тем острее потребность в такого рода информации. Если форма имеет участки различной сложности, то картина течения осложняется граничными условиями, что при моделировании приводит к необходимости применения метода конечных элементов, специально разработанного для описания задач со сложными граничными условиями.[2, С.535]

В последние годы в области исследования литья под давлением появилось много работ, посвященных математическому моделированию процесса, а также его структурно-морфологическим аспектам. Особенно много работ прикладного характера, в которых использованы результаты, полученные при моделировании заполнения и охлаждения формы, для предсказания уровня остаточных напряжений и распределения ориентации и кристалличности в литьевых изделиях. Уровень внутренних напряжений — чрезвычайно важная характеристика изделий. Из предшествующего обсуждения ясно, что они возникают по двум причинам.[2, С.540]

Наиболее широко используемым методом определения молекулярной ориентации является измерение усадки при отжиге готовых изделий. Экспериментально метод этот крайне прост и основан на интуитивном допущении о существовании прямой зависимости между наблюдаемым изменением размеров и степенью дезориентации полимерных молекул. Этот метод можно использовать как для определения средней ориентации всего изделия, так и для исследования распределения ориентации по усадке тонких микротомных срезов (см. разд. 14.1).[2, С.76]

Участок вблизи фронта. Участок развития фронта потока рассматривался [29] при попытке моделирования распределения молекулярной ориентации в литьевых изделиях по экспериментальным наблюдениям. На рис. 14.10 показано такое распределение, полученное Вюбкеном и Менгесом [30] путем измерения усадки тонких срезов с литьевых изделий, изготовленных с помощью микротома, при повышенных температурах. Рис. 14.10, а иллюстрирует распределение продольной (по потоку) ориентации при двух значениях скорости впрыска. Кривые распределения ориентации имеют характерный вид: максимум ориентации располагается на поверхности изделия, затем наблюдается постепенное уменьшение ориентации, за которым следует второй максимум, после которого опять происходит постепенное уменьшение ориентации до полного ее отсутствия в центре изделия. На рис. 14.10, б показан другой характер распределения ориентации. Максимальное значение продольной ориентации наблюдается не на поверхности изделия, а на небольшом расстоянии от поверхности, а поперечная ориентация непрерывно уменьшается от максимума на поверхности до нуля в центре изделия.[2, С.531]

Из результатов, представленных на рис. 14.5, 1 видно, что на глубоком участке полости формы профиль потока имеет круглую форму, а при входе в зауженную часть полости он искривляется. Т-образный вкладыш расщепляет поток на две составляющие, объединяющиеся затем позади вкладыша с образованием линии сварки фронтов. Положение и форма линии сварки определяются формой профиля потока вокруг вкладыша. Вкладыш сильно изменяет направление распространения фронта, что в свою очередь влияет на направление молекулярной ориентации. В таких пресс-формах, следовательно, можно ожидать существенно неоднородного распределения ориентации. На рис. 14.5, 2 показан вкладыш, помещенный в узкой части полости формы рядом со впуском. В этом случае форма и положение линии сварки совершенно иные. Сильно изменяется также профиль фронта потока (а следовательно, и распределение ориентации).[2, С.525]

Начальная сдвиговая ориентация постепенно релаксирует, причем степень релаксации зависит от скорости охлаждения расплава и спектра релаксации полимера. Итоговое распределение ориентации можно определить, суммируя сдвиговую ориентацию с ориентацией, вызванной растяжением расплава. Как видно из рис. 14.10, результат такого суммирования зависит от величины вклада каждой из названных выше причин ориентации (сдвиг и растяжение). Если преобладает сдвиговая ориентация, то максимум ориентации наблюдается недалеко от стенки, где скорость сдвига максимальна. Естественно, что на кривой распределения поперечной ориентации (пунктирная линия на рис. 14.10, б) нет второго максимума. Это подтверждает вывод о том, что причиной поперечной ориентации является растяжение расплава на участке развития фронта потока. Следует отметить, что относительный вклад каждой из причин, вызывающих ориентацию, а также конкретный вид распределения ориентации зависят как от свойств полимера (способности ориентироваться в процессе течения и релаксировать после прекращения течения), так и от условий процесса литья (скорости заполнения формы, температуры расплава и формы) и геометрии полости формы. Тадмор предположил [29], что между величиной усадки, являющейся следствием ориентации, и средним значением расстояния между концами макромолекулы существует количественная связь. Взяв за основу описанную выше модель молекулярной ориентации при литье под давлением и используя представления о молекулярной модели, развитые Бёрдом [31 ], он получил распределение ориентации, которое (при определенном выборе параметров) полу количественно согласуется с экспериментальными данными [30].[2, С.534]

Результаты моделирования приведены на рис. 14.5. Расчетные профили фронта потока обозначены крестиками (выбросы значений давления являются следствием слишком крупного размера сетки). Сплошными линиями показано положение экспериментальных профилей фронта потока, полученных при недоливе, а пунктиром обозначены экспериментальные (наблюдаемые визуально) линии сварки. Получено неожиданно хорошее соответствие между расчетными и экспериментальными профилями фронта потока, несмотря на то, что была использована сравнительно грубая изотермическая модель, а экспериментальные профили могут искажаться при недоливе. Теоретическая модель не учитывает влияния боковых стенок, которые, безусловно, ограничивают течение, что отражается на экспериментальных результатах. Вполне удовлетворительно удается также предсказать время заполнения формы 16]. Хорошее совпадение расчетных и экспериментальных профилей фронта потока свидетельствует о том, что при данных условиях литья под давлением за время заполнения формы температура расплава снижается не очень заметно. А это значит, что можно также предсказать характер распределения ориентации и положение линий сварки.[2, С.536]

Для учета распределения ориентации сегмента введем функцию ориентации р(6). Вероятность того, что сегмент ориентирован под углом между 6 и 9-f-d0 есть:[3, С.190]

Приведенное соотношение может быть использовано для вычисления функции распределения ориентации элементов через степень вытяжки. .[7, С.237]

Ф.Х. Мюллер [60] впервые дал ясное представление об ориентации полимерных цепей. Он столкнулся с проблемой определения функции распределения ориентации ф(ф) относительно выделенной оси (здесь ф — угол между сегментом полимерной цепи и выделенным направлением, рис. 2.5).[9, С.49]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь