金属粉末动态注射成型充模过程分析

本文基于连续介质理论和幂率模型,研究了振动场对金属粉末喂料熔体充模过程的影响,建立了适合金属粉末喂料熔体等温填充中心浇口的圆盘型腔过程的物理模型和相应的数学模型,并对数学模型进行了推导求解,得到了喂料熔体动态充模过程的速度分布方程、熔体前沿的位置以及模腔入口压力的解析解,并应用实验数据检验了理论计算的结果,说明了理论计算的正确性。     

脉动力场下的熔体充模能力及模腔压力响应

利用螺旋流道模具模腔狭长的特点,通过测量制品长度研究了脉动力场对注塑过程中熔体充模能力的影响,进而利用高灵敏度的熔体压力传感器和数据采集系统,对熔体充模及保压过程中的模腔压力进行了实时测量和分析.实验结果显示,在脉动力场作用下,熔体在模腔中的流动长度增加,充模压力提高.分析证明,由于振动的引入,熔体粘度降低,压力传递过程损耗减小,熔体充模能力提高,有效保压时间延长,有利于制品的填充压实.     

振动力场对金属粉末注射熔体流变性能及相分离的影响

在金属粉末注射成形过程中,会出现喂料的粘结剂与金属粉末的相分离,从而影响产品密度、硬度等质量参数.为了解决这个问题,在注射成形过程中引入振动力场,将蜡基粘结剂与平均粒径为10μm的气雾化316L不锈钢粉末按各种装载量进行配比,探讨了振动频率、振幅对喂料熔体流变性能及相分离的影响.结果表明:振动力场的引入能改善金属喂料的流动性能,增加金属喂料在阿基米德螺旋模具中充模过程的流程;振幅、频率的改变能改善制品的相分离情况,频率为10Hz、振幅为0.10mm时对相分离的改善作用最为明显.     

注塑模流动分析的有限元和有限差分法

本文利用非等温、粘性广义Hele-Shaw流动理论,建立了三维薄壁型腔塑料熔体充填过程的数学模型。耦和利用有限元/有限差分法数值求解压力能量方程,实现充模过程的动态模拟。     

振动力场对金属粉末注射熔体流变性能及相分离的影响研究

动态注射成型是一种将振动力场引入到注射成型工艺上的新技术,本文介绍了动态注射成型技术在金属粉末注射成型中的应用情况,应用蜡基粘结剂与平均粒径为10um的气雾化316L不锈钢粉末按各种装载量进行配比,探讨了振动频率、振幅对喂料熔体流变性能及相分离的影响。结果表明,振动力场的引入能改善金属喂料的流动性能,增加金属喂料在阿基米德螺旋模具中充模过程的流程长度;振幅、频率的改变能改善制品相分离的情况,在频率为10Hz、振幅为0.1mm时对相分离的改善作用最为明显。     

粉末注射成形二维充模流动的数学分析

注射成形二维充模流动属于具有自由流动移动世界、非牛顿、非等温的流动问题.将扁平型腔内流动视为Hele Shaw流,由于模腔的复杂性及控制方程的非线性,采用数值计算得到腔内流体的压力场、温度场、速度场,得到压力和速度2个控制方程;引入2个相应的变换,将压力控制方程及速度控制方程化为拉普拉斯方程,并得到压力流函数可由拉普拉斯解表示的一个解析式,简化了计算过程,提高了计算精度,在此基础上进行计算机模拟,可检验Hele Shaw近似的精确程度.     

注射模具模腔压力的研究

模腔压力不仅与注射制品性能有着密切关系,它还是注射机设计和模具强度设计的主要参数。在“自适应反馈”控制生产过程中,模腔压力更具有重要意义。 为此,木文介绍了模腔压力测定的方法,以及所用的设备及仪器,并讨论了:1.注射充模过程压力变化分析;2.注射压力、熔体温度对模腔压力的影响;3.模具流道设计对模腔压力的影响;4.不同物料在注射成型过程中对模腔压力的影响;5.模腔压力对制品性能的影响。 实验结果表明:根据记录的充模过程模腔压力变化曲线,可以看出影响模腔压力的主要因素;随着注射压力的增加,模腔压力有所增加,但是过程的总压力损失也有所增加,提高熔体温度,对不同的物料来讲,模腔压力变化值不同;浇口截面变化,明显影响充模时间,总的压力损失与充模时间有关,且随浇口截面积的变化而变化,模腔压力增加,制品收缩率减小,模腔压力的增加,制品屈服强度有所增加,其值不超过10％。     

一类复杂型腔内聚合物充模过程的数值模拟

基于一类厚度不均衡的三维复杂型腔,对聚合物注射成型的充模过程进行数值模拟.型腔不规则边界的处理采用区域扩充法,拟建立Navier-Stokes方程和Level Set方程耦合的两相流体模型,采用同位网格有限体积法及SIMPLE算法对模型分别进行离散和求解.基于上述模型和算法,对复杂型腔内熔体的流动和前沿界面的发展变化进行有效模拟,捕捉这类厚度不均衡型腔充模过程中的"跑道效应"与"喷泉效应".数值结果表明区域扩充法与有限体积法结合是有效的,能够模拟相对复杂型腔内聚合物熔体的充模过程.     

超声辅助微注塑成型中熔体壁面滑移行为的研究

壁面滑移在聚合物熔体注塑成型过程对熔体充模流动行为具有显著的影响.本文基于对超声辅助微注塑加工机理的研究,分析了超声振动对微尺度型腔中熔体壁面滑移的作用方式.结合聚合物熔体壁面滑移方程和超声对熔体壁面滑移的影响机理,阐明了不同情况下的壁面滑移理论模型.采用毛细管流变仪研究了超声振动作用下的聚合物熔体的壁面滑移行为,通过分析壁面滑移的临界剪切应力变化,明确了超声振动作用下的熔体壁面滑移行为对微尺度型腔充模情况的影响.研究结果表明,超声辅助微注塑过程中,超声作用下的微尺度型腔中熔体壁面滑移的临界剪切应力降低或变为零,壁面滑移速度随剪切应力增加而增加,不同剪切速率时超声作用下的熔体黏度均明显降低,进而提升了熔体对微尺度型腔的充模能力并改善了微塑件的成型质量.     

超薄注塑充模中的次相剪切效应

为克服超薄注塑充模的困难,定义了主、次相剪切的概念,分析了超薄注塑剪切场.根据泊肃叶方程,通过狭缝流变实验,重点讨论了超薄注塑过程中次相剪切对表观黏度、表观剪应力的影响,分析了次相剪切与粘性升温、入口压力的关系,发现次相剪切能有效改善超薄注塑中的熔体充模.文中还提出了超薄导光板的表面微特征混排设计方法,使熔体在流动平面内形成次相剪切,有效提高了制件填充率,验证了次相剪切效应的理论正确性.