专利名称：高分子注塑加工残余应力的检测方法
技术领域：
本发明属于高分子材料注塑加工技术领域，具体涉及一种高分子注塑加工残余应力的检测方法。
背景技术：
目前，高分子材料注塑加工残余应力的测试方法主要有机械检测方法与物理检测方法两类。机械检测方法主要有剥层法、钻孔法等。利用机械加工的方法(如钻孔等)，使其因释放部分应力而产生相应的位移与应变，测量这些位移或应变，经换算，得知构件加工处原有的应力。因此，这种测试方法又称为应力释放法。该方法的优点是方便易行，对尺寸较大 的金属制件适应性比较好，对高分子材料其测量精度较低。物理检测方法包括光弹法、双折射法、光谱法、X-射线法等。前三种方法主要用于测试透明材料和具有一定光谱效应的高分子复合材料，测量材料种类有限，且测量成本较高。而X-射线法是测量金属材料常用的方法，但其穿透深度较小，只能测量材料表面的残余应力。对于聚合物材料在测量时，通常需要加入金属粒子，以得到所需的衍射峰，这种方法对于高分子材料测量精度较低，特别是对于结晶型材料。应力释放法在对高分子材料制件去除材料加工时一方面有附加应力产生，另一方面会改变高分子在加工过程中的结构形态，使其应力分布状态发生变化，导致测量误差较大。而对于物理检测方法，其缺点一是测量材料必须满足一定的光学性能要求，测量材料种类有限。二是测量结果受测试环境、测试条件影响较大，测试精度不易保证。针对这些问题。

发明内容
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明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品相应的应力，本发明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，为研究高分子新材料、新工艺及其模具优化设计提供基础。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的
一种高分子注塑加工残余应力的检测方法，其中包括工艺步骤如下
第一步制作应力传感器
在导电纤维的两端分别设置电极引出线，导电纤维及其两端的电极引出线组成应力传感器；
第二步装夹
在注塑模具的动模板上设置有装夹装置，将组装好的应力传感器，预置于注塑模具的动模腔内，并通过动模板上设置的装夹装置固定电极引出线，将应力传感器与注塑模具动模板固定；
第三步注塑加工 进行高分子注塑加工；第四步脱模
松开动模板上的装夹装置，脱模，取出高分子注塑件；
第五步测量电阻
测量包埋在高分子注塑件内的导电纤维的电阻率；
第六步热处理
对高分子注塑件进行热处理；
第七步再次测量电阻
测量热处理后高分子注塑件内的导电纤维的电阻率；
第八步应力计算
将高分子注塑件导电纤维电阻率的变化转换出高分子注塑件相应的残余应力；
根据电阻应变效应 dR! R = Ss
计算出导电纤维在热处理前后产生的应变，式中
R-为热处理前的电阻率测量值；
S -为材料的灵敏系数；
dR -为导电纤维在热处理前后的电阻率变化值，
由于导电纤维与高分子注塑件集成为一体，因此导电纤维应变与高分子注塑件应变相等，如果注塑材料为结晶性塑料或者玻璃化温度高于热处理温度的无定形材料，则注塑材料可视为弹性材料，高分子注塑件相应的残余应力为
权利要求
1.一种高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于包括工艺步骤如下 第一步制作应力传感器 在导电纤维(I)的两端分别设置电极引出线(2)，导电纤维(I)及其两端的电极引出线(2)组成应力传感器； 第二步装夹 在注塑模具的动模板(3)上设置有装夹装置(4)，将组装好的应力传感器，预置于注塑模具的动模腔内，并通过动模板(3)上设置的装夹装置(4)固定电极引出线(2)，将应力传感器与注塑模具动模板(3)固定； 第三步注塑加工 进行高分子注塑加工； 第四步脱模 松开动模板(3)上的装夹装置(4)，脱模，取出高分子注塑件； 第五步测量电阻 测量包埋在高分子注塑件内的导电纤维(I)的电阻率； 第六步热处理 对高分子注塑件进行热处理； 第七步再次测量电阻 测量热处理后高分子注塑件内的导电纤维(I)的电阻率； 第八步应力计算 将高分子注塑件导电纤维(I)电阻率的变化转换出高分子注塑件相应的残余应力； 根据电阻应变效应 dR f R = Se 计算出导电纤维(I)在热处理前后产生的应变，式中 R-为热处理前的电阻率测量值； S -为材料的灵敏系数； dR -为导电纤维(I)在热处理前后的电阻变化值， 由于导电纤维(I)与高分子注塑件集成为一体，因此导电纤维(I)应变与高分子注塑件应变相等，如果注塑材料为结晶性塑料或者玻璃化温度高于热处理温度的无定形材料，则注塑材料可视为弹性材料，高分子注塑件相应的残余应力为 EvE , ' σ --ε H--(ε + ε )χ I+V 7; (1 + ν)(1-2ν) ' τ E\Ε σ =-ε H--(ε + ε )y 1 + ν y (!十 ν)(1 —2ν) Α y 式中-为所计算的应力； S -为所测聚合物的弹性模量；V-为材料的泊松比； ^、& -为高分子注塑件长度方向和宽度方向的应变； 如果注塑材料玻璃化温度低于热处理温度的无定形材料，为了提高计算精度，注塑材料应视为处于粘弹性状态，高分子注塑件相应的残余应力为
2.根据权利要求I所述的高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于第一步制作应力传感器中，所述的导电纤维(I)为经表面沉积聚苯胺后的导电纤维。
3.根据权利要求I所述的高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于第一步制作应力传感器中，所述的应力传感器包括多个并联或串联的导电纤维(I )。
4.根据权利要求I所述的高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于第二步装夹步骤中，所采用的装夹装置(4)为橡胶套。
5.根据权利要求I所述的高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于第三步注塑加工步骤中，导电纤维(I)包埋在注塑件中。
6.根据权利要求I所述的高分子注塑加工残余应力的检测方法，其特征在于第六步热处理步骤中，对高分子注塑件的热处理工艺，按照注塑材料及注塑工艺而定。
全文摘要
本发明涉及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残余应力，本发明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，为研究高分子新材料、新工艺及其模具优化设计提供基础。
文档编号G01L1/22GK102853951SQ20121034410
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者吴海宏, 蔡刚毅, 张保丰, 蒋爱云, 赵振峰, 郭正民, 畅同晨 申请人:河南工业大学