基于模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的熔體流速及凝固速率檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及注塑領(lǐng)域，尤其是一種基于模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的熔體流速及凝固 速率檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高分子成型過程中，特別是注塑過程，在線實(shí)時測量或者檢測高分子熔體在注 塑模具中的流動速率和凝固速率，對于整個注塑過程的檢測和最終產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測具有至 關(guān)重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)的注塑過程中熔體在注塑模具內(nèi)的流動速率和凝固速率檢測方法主要包 括： 1)、通過測量模腔壓力、模腔表面溫度等其他變量來間接推測出模具中熔體的流動速 率和凝固速率，但該方法操作起來不夠簡便。
[0004] 2)、在模具中安裝玻璃模腔，通過高速相機(jī)拍攝高分子熔體在模具中的流動速率 和凝固速率。該方法提供了較好的實(shí)驗信息，但是由于熔體在玻璃表面與其在工業(yè)中所使 用的金屬模具表面的流動及傳熱過程完全不同，該方法無法應(yīng)用到工業(yè)中，應(yīng)用范圍較小。
[0005] 3)、通過超聲脈沖反射法來檢測熔體在模具中的流動速率和凝固速率。該方法根 據(jù)高分子和空氣對超聲波的不同衰減度來檢測熔體前端在模具中流動的位置。在模具中， 安裝多個傳感器，當(dāng)熔體前端流動到傳感器的安裝位置時，超聲脈沖反射回來的振幅立即 發(fā)生變化，由此得到熔體在模具中流動的位置。但是，該方法只能在傳感器安裝的位置檢測 到熔體的前端，只能提供間斷的或者離散的熔體流動速率和凝固速率信息，不夠準(zhǔn)確。
[0006] 為了克服以上缺陷，有人提出了采用平板電容傳感器（由平板電容器和相應(yīng)的電 容值測量電路）的方法來檢測熔體在注塑模具內(nèi)的熔體流動速率和凝固速率信息。該電容 傳感器利用安裝在型腔兩側(cè)的兩個平板型電極感知模腔內(nèi)的塑料熔體流動速率和凝固速 率信息。實(shí)驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)平板型電容器可以正確有效地在線測量平板型塑料產(chǎn)品在模腔內(nèi)的 材料狀態(tài)，但該方法中平板電容器的兩極難以安裝在表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具(如非平面結(jié)構(gòu) 的模具）內(nèi)，靈活度較低且適用性較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種靈活度較高且適用性較廣的， 基于模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的熔體流速及凝固速率檢測方法。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是： 基于模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的熔體流速及凝固速率檢測方法，包括： A、將模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的點(diǎn)電極安裝在注塑過程的關(guān)鍵點(diǎn)處，并將模內(nèi)熔體狀態(tài) 感知系統(tǒng)的點(diǎn)電極電容器通過電容測量單元與狀態(tài)識別系統(tǒng)連接，其中，注塑過程的關(guān)鍵 點(diǎn)位于模具內(nèi)； B、 設(shè)定采樣周期并根據(jù)設(shè)定的采樣周期定時對點(diǎn)電極電容傳感器的輸出電壓進(jìn)行采 集； C、 根據(jù)采集的輸出電壓和采樣時刻進(jìn)行計算，得出注塑模具內(nèi)的熔體流速及凝固速 率。
[0009] 進(jìn)一步，所述注塑過程的關(guān)鍵點(diǎn)為注塑過程的進(jìn)膠口、最后填充位置或最后冷卻 位置。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟C中根據(jù)采集的輸出電壓和采樣時刻進(jìn)行計算，得出注塑模具 內(nèi)的熔體流速這一步驟，其包括： C11、根據(jù)采集的輸出電壓計算熔體前端在每個采樣時刻t的位置xjp相應(yīng)的點(diǎn)電極 電容值； C12、分別獲取位于xtl處的點(diǎn)電極電容值出現(xiàn)變化的采樣時刻7；1; C13、根據(jù)獲取的熔體前端位置和點(diǎn)電極電容值出現(xiàn)變化的采樣時刻進(jìn)行差分運(yùn)算，從 而得到當(dāng)前時刻注塑模具內(nèi)的熔體流速。
[0011] 進(jìn)一步，所述述步驟C13,其具體為： 根據(jù)獲取的熔體前端位置Xt、:和點(diǎn)電極電容值出現(xiàn)變化的采樣時刻7；、7； i進(jìn)行差 分運(yùn)算，從而得到當(dāng)前時刻注塑模具內(nèi)的熔體流速，進(jìn)行差分運(yùn)算的計算公式為：
其中，^為在兩點(diǎn)電極間熔體的流動速度，^為第汁點(diǎn)電極的位置，Xtl為第個 點(diǎn)電極的位置，7；為第汁電容值突變出現(xiàn)的時刻，為第?-7個電容值突變出現(xiàn)的時刻。
[0012] 進(jìn)一步，所述步驟C中根據(jù)采集的輸出電壓和采樣時刻進(jìn)行計算，得出注塑模具 內(nèi)的凝固速率這一步驟，其包括： C21、根據(jù)米集的輸出電壓、米樣時刻生成輸出電壓與時間關(guān)系曲線； C22、在輸出電壓與時間關(guān)系曲線中找出冷卻階段的起止點(diǎn)以及相應(yīng)的起止時刻； C23、根據(jù)冷卻階段的起止點(diǎn)以及相應(yīng)的起止時刻計算注塑模具內(nèi)的凝固速率。
[0013] 進(jìn)一步，在所述步驟C之后還設(shè)有步驟D，所述步驟D，其具體為：根據(jù)注塑模具內(nèi) 的熔體流速對注射過程熔體在模腔內(nèi)的流動狀態(tài)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)熔體在模腔內(nèi)的 均勻流動。
[0014] 進(jìn)一步，在所述步驟C之后還設(shè)有步驟Ε，所述步驟Ε，其具體為： 根據(jù)注塑模具內(nèi)的凝固速率確定固化結(jié)束時間，進(jìn)而得到最佳冷卻時間。
[0015] 進(jìn)一步，所述模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)包括點(diǎn)電極電容器傳感器和狀態(tài)識別系統(tǒng)， 所述點(diǎn)電極電容器傳感器包括點(diǎn)電極電容器和電容測量單元，所述點(diǎn)電極電容器的一極 為設(shè)置在模具靜模內(nèi)的點(diǎn)電極，所述點(diǎn)電極電容器的另一極為設(shè)置在模具動模上的金屬電 極，所述點(diǎn)電極和金屬電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端與狀態(tài)識 別系統(tǒng)的輸入端連接。
[0016] 進(jìn)一步，所述電極電容器傳感器還包括嵌套和螺線栓，所述點(diǎn)電極中軸肩的上部 與模具的定位孔配合實(shí)現(xiàn)向上方向的定位，所述點(diǎn)電極中軸肩的下部通過嵌套與螺線栓的 配合，實(shí)現(xiàn)向下方向的定位。
[0017] 進(jìn)一步，所述模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)包括點(diǎn)電極電容器傳感器和狀態(tài)識別系統(tǒng)， 所述點(diǎn)電極電容器傳感器包括點(diǎn)電極電容器和電容測量單元，所述點(diǎn)電極電容器的一極為 設(shè)置在模具動模頂針上的點(diǎn)電極1，所述點(diǎn)電極電容器的另一極為設(shè)置在模具靜模7上的 金屬電極，所述點(diǎn)電極1和金屬電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端 與狀態(tài)識別系統(tǒng)的輸入端連接。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：只需將點(diǎn)電極電容傳感器的點(diǎn)電極安裝在模具內(nèi)的注塑過 程關(guān)鍵點(diǎn)處，并配合測量單元和狀態(tài)識別系統(tǒng)就能完成模具內(nèi)熔體狀態(tài)的檢測，降低了模 具表面結(jié)構(gòu)對模具狀態(tài)檢測過程的影響，從而可以將點(diǎn)電極電容器傳感器安裝在表面結(jié)構(gòu) 復(fù)雜的模具內(nèi)，靈活度較高且適應(yīng)性較廣。進(jìn)一步，點(diǎn)電極電容器傳感器包括點(diǎn)電極、嵌套 和螺線栓，點(diǎn)電極通過軸肩與嵌套、螺線栓之間的互相配合來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)電極的定位，使得點(diǎn)電 極在承受模腔內(nèi)塑料的壓力同時保證極板未進(jìn)入模腔，更加可靠。進(jìn)一步，直接利用頂針作 為點(diǎn)電極，不需要對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動，更加方便和普遍適用。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 圖1為本發(fā)明基于模內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的熔體流速及凝固速率檢測方法的整 體流程圖； 圖2為本發(fā)明根據(jù)采集的輸出電壓和采樣時刻進(jìn)行計算，得出注塑模具內(nèi)的熔體流