科學(xué)注塑成型工藝(七個測試)考試題及答案一、填空題（每空2分，共20分）1.科學(xué)注塑成型工藝中，充填測試的核心目標(biāo)是確定_________切換點，該點是_________階段向_________階段過渡的關(guān)鍵參數(shù)。2.保壓測試時，通常采用_________法繪制壓力-時間曲線，當(dāng)曲線出現(xiàn)_________特征時，表明材料已達到“凍結(jié)點”，后續(xù)保壓無法繼續(xù)補償收縮。3.冷卻測試中，模具表面溫度與熔體中心溫度的溫差應(yīng)控制在_________℃以內(nèi)，以避免因_________導(dǎo)致的產(chǎn)品翹曲或殘余應(yīng)力集中。4.收縮測試需分別測量產(chǎn)品_________收縮率和_________收縮率，其中_________收縮率受分子取向影響更顯著。5.工藝窗口測試的“三要素”是_________、_________和_________，三者的交集范圍即為可穩(wěn)定生產(chǎn)的工藝區(qū)間。二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述充填測試的具體實施步驟及各步驟的作用。2.保壓測試中，如何通過調(diào)整保壓壓力梯度判斷最佳保壓參數(shù)？請結(jié)合壓力傳遞原理說明。3.冷卻測試時，為什么需要同時監(jiān)測模具溫度、熔體溫度和頂出時的產(chǎn)品表面溫度？三者的關(guān)聯(lián)性如何？4.殘余應(yīng)力測試常用的方法有哪些？每種方法的適用場景及局限性是什么？5.模具溫度一致性測試的核心指標(biāo)是什么？若測試發(fā)現(xiàn)模腔不同區(qū)域溫差超過10℃，可能導(dǎo)致哪些產(chǎn)品缺陷？三、計算題（15分）某ABS材料注塑產(chǎn)品，壁厚3mm，模具溫度設(shè)定為60℃，熔體溫度230℃。已知ABS的熱擴散率α=1.2×10??m2/s，臨界冷卻時間定義為熔體中心溫度降至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（105℃）所需時間。請根據(jù)一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型（忽略模具熱阻），計算該產(chǎn)品的理論冷卻時間（公式：t=(δ2×π2)/(4×α×ln[(T_melt-T_mold)/(T_critical-T_mold)]），其中δ為壁厚，單位m）。四、分析題（15分）某注塑廠生產(chǎn)汽車儀表盤支架（材料為PC/ABS），近期出現(xiàn)批量性產(chǎn)品翹曲（翹曲量＞0.5mm）。經(jīng)初步排查，模具溫度、熔體溫度、注射速度均在工藝卡范圍內(nèi)。請結(jié)合科學(xué)注塑的七個測試結(jié)果（假設(shè)充填測試顯示V/P切換點過早，保壓測試顯示壓力梯度不足，冷卻測試顯示模腔局部溫度偏差15℃），分析可能的根本原因及對應(yīng)的改善措施。五、綜合應(yīng)用題（10分）請設(shè)計一套完整的科學(xué)注塑工藝驗證方案（涵蓋七個測試），要求明確每個測試的實施順序、關(guān)鍵測試設(shè)備、數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容及判定標(biāo)準(zhǔn)。答案一、填空題答案1.V/P（速度/壓力）；充填；保壓2.階梯壓力；拐點（或“平臺期”）3.20；冷卻不均4.縱向；橫向；縱向5.注射速度；保壓壓力；冷卻時間二、簡答題答案1.充填測試步驟及作用：（1）固定其他參數(shù)，逐步降低注射速度，記錄充填95%~99%型腔所需的時間與壓力（作用：確定低速充填時的流動阻力）；（2）逐步提高注射速度，觀察充填至95%時的壓力峰值（作用：識別高速充填時的剪切發(fā)熱與分子取向）；（3）通過“短射法”繪制充填壓力-行程曲線，找到曲線斜率突變點（作用：精準(zhǔn)確定V/P切換點，避免過度充填或欠注）。2.保壓壓力梯度調(diào)整與判斷：保壓測試通常采用階梯式壓力（如從熔體壓力的80%開始，每階段降低10%），繪制不同壓力下的產(chǎn)品重量-壓力曲線。根據(jù)壓力傳遞原理，熔體在模具內(nèi)流動時，壓力損失與流動長度成正比，當(dāng)保壓壓力低于“凍結(jié)壓力”時，后續(xù)壓力無法傳遞至型腔末端，產(chǎn)品重量不再變化。此時曲線從線性增長轉(zhuǎn)為平臺，平臺前的最高壓力即為最佳保壓壓力（既能補償收縮，又不導(dǎo)致飛邊）。3.冷卻測試監(jiān)測多溫度的原因及關(guān)聯(lián)：（1）模具溫度：反映模具熱交換效率，直接影響熔體冷卻速率；（2）熔體溫度：監(jiān)測中心層冷卻進度，避免內(nèi)部未完全固化導(dǎo)致頂出變形；（3）產(chǎn)品表面溫度：判斷脫模時的表層固化程度，溫度過高易粘模，過低可能產(chǎn)生應(yīng)力集中。三者關(guān)聯(lián)：模具溫度決定初始冷卻速率，熔體中心溫度下降速率受模具溫度與材料熱導(dǎo)率影響，表面溫度則是兩者共同作用的結(jié)果，需三者協(xié)同確保冷卻均勻。4.殘余應(yīng)力測試方法及適用場景：（1）溶劑浸泡法：將產(chǎn)品浸入特定溶劑（如冰醋酸對PC），觀察開裂時間（適用：快速篩查，局限性：無法量化應(yīng)力值）；（2）偏振光法：通過偏振片觀察產(chǎn)品內(nèi)部應(yīng)力雙折射現(xiàn)象（適用：透明材料，局限性：不透明產(chǎn)品無法檢測）；（3）X射線衍射法：測量晶體材料的晶格畸變（適用：半結(jié)晶材料，局限性：設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜）；（4）逐層剝離法：通過去除表層測量尺寸變化（適用：厚壁產(chǎn)品，局限性：破壞性測試，效率低）。5.模具溫度一致性核心指標(biāo)及缺陷：核心指標(biāo)為各模腔、同一模腔不同區(qū)域（如澆口端與末端）的溫度偏差，標(biāo)準(zhǔn)通常為±5℃。若溫差＞10℃，可能導(dǎo)致：（1）局部冷卻過快：產(chǎn)生收縮痕、表面凹陷；（2）局部冷卻過慢：熔體持續(xù)流動導(dǎo)致飛邊或尺寸超差；（3）整體冷卻不均：分子取向不一致，引發(fā)翹曲變形；（4）殘余應(yīng)力集中：后期使用中出現(xiàn)應(yīng)力開裂。三、計算題答案已知：δ=3mm=0.003m，T_melt=230℃，T_mold=60℃，T_critical=105℃，α=1.2×10??m2/s代入公式：分子部分：δ2×π2=(0.003)2×(3.14)2≈9×10??×9.86≈8.874×10??分母部分：4×α×ln[(T_melt-T_mold)/(T_critical-T_mold)]=4×1.2×10??×ln[(230-60)/(105-60)]=4.8×10??×ln(170/45)=4.8×10??×ln(3.778)≈4.8×10??×1.329≈6.38×10??冷卻時間t=8.874×10??/6.38×10??≈139.1秒（約139秒）四、分析題答案根本原因及改善措施：（1）V/P切換點過早：充填階段未完全填滿型腔即切換保壓，導(dǎo)致保壓無法有效補償前端收縮（尤其是澆口附近），而末端因充填不足產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。改善：通過短射法重新確定切換點（建議在充填98%時切換），確保保壓能覆蓋整個型腔。（2）保壓壓力梯度不足：壓力遞減過快，末端無法獲得足夠保壓，局部材料密度低，冷卻后收縮量差異大。改善：調(diào)整保壓曲線為“高-中-低”三級梯度（如初始保壓為熔體壓力的70%，第二階段60%，第三階段50%），延長保壓時間至澆口凍結(jié)。（3）模腔局部溫度偏差15℃：高溫區(qū)冷卻慢，材料持續(xù)收縮；低溫區(qū)冷卻快，提前固化限制收縮，導(dǎo)致翹曲。改善：增加模具局部冷卻回路（如在高溫區(qū)加裝銅鈹合金導(dǎo)熱塊），或調(diào)整冷卻水流量（高溫區(qū)增大流速），將溫差控制在±5℃內(nèi)。五、綜合應(yīng)用題答案科學(xué)注塑工藝驗證方案（七個測試）1.測試順序：充填測試→保壓測試→冷卻測試→收縮測試→殘余應(yīng)力測試→模具溫度一致性測試→工藝窗口測試2.關(guān)鍵設(shè)備：-充填/保壓測試：注塑機（需配備壓力-位移傳感器）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如Moldflow實時監(jiān)控軟件）；-冷卻測試：紅外熱像儀、埋入式熱電偶（精度±0.5℃）；-收縮測試：三坐標(biāo)測量儀（精度0.01mm）、激光測長儀；-殘余應(yīng)力測試：偏振光應(yīng)力儀（透明件）、溶劑浸泡槽（非透明件）；-模具溫度一致性測試：多點溫度巡檢儀（通道數(shù)≥16）；-工藝窗口測試：統(tǒng)計過程控制（SPC）軟件。3.數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容：-充填測試：注射速度（cm3/s）、充填壓力（MPa）、V/P切換位置（mm）、短射重量（g）；-保壓測試：保壓壓力（MPa）、保壓時間（s）、產(chǎn)品重量（g）、壓力-時間曲線拐點；-冷卻測試：模具各點溫度（℃）、熔體中心冷卻速率（℃/s）、頂出時產(chǎn)品表面溫度（℃）；-收縮測試：縱向/橫向收縮率（%）、關(guān)鍵尺寸（如孔距、壁厚）偏差（mm）；-殘余應(yīng)力測試：溶劑浸泡開裂時間（s）、偏振光應(yīng)力等級（級）；-模具溫度一致性測試：各模腔溫差（℃）、同一模腔最大/最小溫度（℃）；-工藝窗口測試：注射速度范圍（cm3/s）、保壓壓力范圍（MPa）、冷卻時間范圍（s）。4.判定標(biāo)準(zhǔn)：-充填測試：V/P切換點誤差≤2%型腔體積；-保壓測試：產(chǎn)品