关于结晶性材料在高温状态下的热膨胀分析

摘要：本文作者根据自己的工作实例，阐述了结晶性材料在高温状态下的热膨胀问题，发表了自己的意见，供同行参考

关键词：线性热膨胀；模具；结晶性材料

基于当前针对塑胶模具产品对于线性热膨胀的分析，发现并非所有的塑胶材料都会遵循线性热膨胀的理论。基于这点，对于现实工作中的一些问题作出一些基本的分析。

现代的一些塑胶产品，从产品的结构工艺性，具体的模具结构出发，对模具的浇注系统，模具成型部分的结构，顶出系统，冷却系统，注塑机的选择及有关参数的校核，都形成了一整套很详细的设计经验理论。

但对于线性热膨胀，还需要做出更进一步的分析与研究，我们回顾了一下历史：早在七十年代，N.C.Baldwin 指出（1）.在模具设计中，无论是对何种材料，最重要的影响因素是模具浇口的大小和位置；（2）.在成型工艺条件的选取方面，不均匀的压力分布和温度分布也能导致翘曲变形；（3）.八十年代，K.B.Spatola在实际生产中发现，塑胶材料的结晶程度越高，越容易发生翘曲变形，而无定型塑料如PC等在成型中则不易发生翘曲，在流动过程中，平行于流动方向取向比垂直于流动方向的取向要大，从而导致各向异性收缩和翘曲变形；（4）.九十年代，B.H.Lee指出，在预定的尺寸误差范围内，有意改变壁厚，是减少翘曲的一种方法。C.S.Lee等提出薄板的翘曲比厚板要大得多，并且玻璃增强塑料薄板的翘曲比各向同性塑料薄板要大，且翘曲的大小与测量翘曲时的温度有关。E.J.Fahy提出线性热膨胀系数各向异性决定了注塑磁盘的翘曲模式，磁盘发生拱形式或马鞍形式变形的原因是由于平面内热膨胀系数的各向异性（由磁盘在径向和切向上的纤维不同程度而引起的）

所谓热膨胀系数，英文名为Coefficient of thermal expansion, CTE单位：1mm/℃,或1mm/K.

定义为单位温度改变下长度的增加量与原长度的比值，即为线膨胀系数；公式如下：

α= 1/L X ΔL/ΔT

对于各向同性材料，体积热膨胀系数 β=3α；

对于各向异性材料，体积热膨胀系数 β=Δαc + (1-Δ) αa

αc, αa为a轴，c轴方向热膨胀率，Δ—“结构断面参数”—Mrozowski