[实用新型]用于在线测量注塑成型剪切应力的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于在线测量注塑成型剪切应力的装置。

背景技术

在成型加工中，由于成型参数控制不合适或者模具/产品设计问题等原因，注塑制品中往往或多或少地会存在残余应力，从而影响注塑制品的外观形状和光学、力学、声学等物理性能，同时这也对注塑制品的使用寿命起着决定性的影响。因此，在注塑成型过程中，对成型过程应力分析、塑料成型制品内残余应力的量化便成为了实现高品质注塑成型的要求。

目前，对于塑件残余应力的测量主要停留在离线测量上。按照对注塑制品有无破坏性，离线测量大体可分为有损测量和无损测量两种。有损测量主要包含剥层法、钻孔法以及化学腐蚀法等方法，这几种方法方便，但通常带来了外加机械力，从而改变了成型过程中的应力状态。无损测量则主要包含了X射线法和双折射法，其中X射线法穿透深度小，主要用于测量表层残余应力，而双折射法主要用于测试透明制品的残余应力。并且上述方法都是离线测量方法，其测量结果只能说明脱模后注塑制品的最终应力情况，而并不能说明注塑制品在模具中的应力分布情况。

在公开号为CN102853951A的中国专利文献中，提供了一种高分子注塑加工残余应力的检测方法，它是将经过改性处理的导电纤维跟高分子材料一起注塑加工，同时在导电纤维的两端设置电极引出线，然后对注塑品进行热处理，通过测量热处理前后导电纤维的电阻，通过导电纤维电阻的变化转换出注塑制品相应的应力，从而能够准确测量注塑制品在加工过程中不同部位形成的残余应力。但是该方法必须在成型加工材料中加入导电纤维来测得注塑制品的残余应力，还不能提供一种可以直接在注塑成型过程中不通过加入其它辅助材料而直接测量残余应力的方法或装置，且该专利本质上仍然是成型过程结束后的测量方式，即离线方式。而现有专利US2009/0249885A1，其主要考虑应力应变关系，仅仅应用于成型后的塑料制品，没有涉及注射成型的在线测量，且只能够得到应力之间的差值，而无法得到每个应力分量的具体量值。

实用新型内容

为克服以上现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，不仅在注塑成型加工过程中实现了对剪切应力的连续、多周期的在线测量，而且还能够进一步直接得到各个剪切应力分量的具体量值，为塑料成型加工中的应力研究提供新的分析手段与方法。

本实用新型的技术方案是：

一种用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，包括信号发生器、至少一个电容传感器、去噪电路、锁相放大器和信号记录仪，电容传感器固定安装在聚合物成型模具型腔内的型腔壁上，信号发生器的输出端与电容传感器的输入端连接，且信号发生器的输出端还同时与锁相放大器的参考输入端连接，电容传感器的输出端经去噪电路与锁相放大器的信号输入端连接，锁相放大器的输出端与信号记录仪的输入端连接。

上述用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，其中电容传感器包括绝缘基材和附着于绝缘基材上的导电电极，导电电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极位于同一平面内，该传感器还包括分别与第一电极及第二电极连接的第一电极线和第二电极线，第一电极和第二电极分别包括多个均匀分散排布的电极条，并且第一电极的电极条与第二电极的电极条相互交错排列且互不连通。

上述用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，其中第一电极的电极条与第二电极的电极条相互排列形成的平面形状为矩形、菱形、圆形、椭圆形或弧形。

上述用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，其中电极条的宽度与相互交错排列的电极条之间的间距的比例为1:1至1:3，电极条的长度与相互交错排列的电极条之间的间距的比例大于10:1。

上述用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，其中去噪电路与电容传感器匹配。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种用于在线测量注塑成型剪切应力的装置，基于此测试平台，不仅在注塑成型加工过程中实现了对剪切应力的连续、多周期的在线测量，而且还能够进一步直接得到各个剪切应力分量的具体量值，从而有效完成了对剪切应力信息的采集、分析和计算过程，并保证了测试结果的准确性和稳定性，为研究注塑成型机理与成型加工过程中应力的形成提供了一种新的研究手段。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是用于在线测量注塑成型剪切应力的装置的总体结构示意图；

图2是去噪电路的电路原理示意图；

图3是测量位置处点的应力单元示意图；

图4是电容传感器的安装结构示意图；