夹芯注射成型塑件厚度对芯层物料分布影响

为了探究夹芯注射成型塑件厚度对芯层物料分布的影响,分别选取聚丙烯(PP)/PP,PP/低密度聚乙烯(PE-LD)两种物料组合,对一组不同厚度的夹芯注射成型塑件进行了模流分析,表征、测试和分析了芯层物料穿透深度、平均相对厚度、分布均匀度的变化规律。研究结果表明,塑件厚度由5 mm增大到10 mm时,两种物料组合对应的评价指标变化趋势相同,芯层物料穿透深度减小、平均相对厚度增大、分布均匀度变差;PP/PE-LD物料组合较PP/PP物料组合对应的评价指标变化趋势更为明显,前者芯层物料穿透深度、平均相对厚度、平均相对厚度标准差的极差值较后者分别提升了112.71%,134.82%,108.16%;塑件厚度变化时,熔体沿各向流动阻力差异性、芯/壳层熔体黏度比均发生变化,但PP/PE-LD物料组合中芯/壳层熔体黏度比变化显著,而PP/PP物料组合中芯/壳层熔体黏度比则相对稳定。     

夹芯注塑成型过程的计算机可视化模拟分析--材料粘度与工艺参数对芯层熔体穿透深度的影响

采用Moldflow公司MPI软件中的Co-injection分析模块，对夹芯注塑成型过程进行动态模拟分析；以揭示材料粘度以及工艺参数对夹芯注塑成型过程中芯层熔体穿透深度的影响规律。结果发现，芯层熔体穿透深度值随芯／壳层熔体粘度比R值的减小而增大，这主要与芯层和壳层熔体的相对流动能力有关；此外，在工艺参数中，改变熔体注射速度对芯层熔体穿透深度的影响较为突出，而模温和熔体温度对芯层熔体穿透深度的影响相对较弱。     

夹芯注射成型芯/壳层熔体黏度比对芯层分布的影响

夹芯注射成型产品的芯层材料分布影响着最终产品的性能和质量。利用Moldflow Plastics Insigh的coinjection模块,基于Cross-WLF黏度模型控制芯/壳层熔体黏度比R,通过数值模拟实验观察芯层材料穿透距离、浇口处芯层分布、芯层厚度极值、芯层分布均匀性等指标的变化,并进一步分析R值对上述指标的影响规律。     

注射温度和速率对夹芯注芯层熔体冲破趋势的影响

调整芯、壳层熔体的注射温度、速率均可降低夹芯注射成型中芯层熔体冲破趋势.利用Moldflow软件的coinjection模块和正交实验法,分析评价如何调整熔体的注射温度和速率可以最有效地降低芯层熔体冲破趋势.实验发现,芯层熔体冲破趋势对芯/壳层熔体黏度比(R)极敏感,通过减小芯层熔体注射温度、增大壳层熔体注射温度或增大壳层熔体注射速率,均可显著降低芯层熔体冲破趋势,且熔体注射温度的影响更为显著;选取的芯、壳层物料假塑性不同,芯层熔体注射速率对芯层熔体冲破趋势的影响效果不同,甚至相反.     

夹芯注塑成型过程的计算机可视化模拟分析--材料粘度与工艺参数对芯层分布及均匀性的影响

为了了解夹芯注塑的成型过程、探悉其成型机理，采用Moldflow公司MPI软件中的Co-injection分析模块，对夹芯注塑成型过程进行动态模拟分析，揭示材料粘度以及工艺参数对夹芯注塑成型过程中芯层分布均匀性的影响规律。结果表明，芯层物料分布均匀性随芯／壳层熔体粘度比R值的减小而提高，这主要与芯层和壳层熔体的相对流动能力有关。此外，在工艺参数中，改变熔体注射速度对芯层物料分布均匀性的影响较为突出，而模温和熔体温度对芯层物料分布均匀性的影响却相对较弱。     

板厚对夹芯注射成型芯层物料填充能力的影响

基于Cross-WLF黏度控制方程,构建了3种典型夹芯注射成型芯/壳层物料组合,并研究了不同物料组合时板厚对芯层物料填充能力的影响。研究表明,调整板厚将使芯、壳层熔体流动状态和黏度发生变化,但上述变化因物料组合不同而呈现显著的差异性:当芯层熔体流动指数相对壳层熔体更大时,随板厚增大,芯/壳层熔体黏度比(R)减小,芯层物料填充能力降低;当芯层熔体流动指数相对壳层熔体更小时,随板厚增大,R增大,芯层物料填充能力升高;当芯、壳层熔体流动指数相当时,上述现象均不明显。     

夹芯注最小壳层预填充量的预测及其误差分析

顺序共注射模塑中的芯层熔体前沿冲破是造成共注制品报废的重要原因之一,合理控制壳层预填充量可预防此现象发生。从运动学角度探讨芯层熔体冲破的影响因素,建立预测最小壳层预填充量的方程,并在Moldflow平台上进行验证。发现芯壳层熔体黏度比R较小时,该方程的预测值相对数值模拟结果偏大;反之亦然。     

基于数值模拟的夹芯注手推式剪草机基座外壳研究

利用Moldflow软件的co-injection模块和正交实验法,探讨了手推式剪草机基座外壳的成型过程中,芯层熔体前沿冲破趋势、芯层材料穿透深度、芯层材料分布均匀度三者之间的关系,为物理试模的工艺参数初选提供参考。对本制品而言,芯层熔体冲破趋势越大,则最终产品的芯层材料分布越均匀,芯层材料穿透深度越大。     

工艺参数对气辅共注成型过程影响的实验研究

对先进的气辅共注成型工艺进行了系统的实验研究,研究了熔体注射温度、气体压力这两种工艺参数对气辅共注成型气体和芯层熔体穿透形貌的影响规律,并基于聚合物流变学和流体动力学揭示了这些工艺参数对成型过程的影响机理。结果表明,随着芯层熔体温度升高,芯层熔体的黏度会减小,流动阻力减小,使得气腔的穿透深度减小,而穿透宽度和穿透厚度则增大,但芯层熔体的穿透长度变化不明显；随着注气压力增大,气体的穿透深度、穿透宽度和穿透厚度均增大。     

夹芯注射成型研究进展

为了了解夹芯注射的成型过程及内部结构、探悉其成型机理,研究者主要对芯层熔体前缘的冲破现象、芯壳层物料的分布情况以及夹芯注塑件的力学性能进行了研究。文献显示,物料的性能尤其是粘度、加工工艺参数如注射速度、模温、熔融温度等以及模具尺寸对夹芯注射的充模过程及其制品最终的性能影响最为突出。     

注水参数对水辅助注射成型充填过程影响的数值模拟

建立水辅助注射成型二维、瞬态、非定常流动模型,采用黏度幂律模型,在k ω湍流模型下,充分考虑注射水的湍流特性以及熔体前沿的喷注效应,采用有限体积法（VOF）对充填过程中的注水速度、注水温度和注水延迟时间等注水控制参数的影响进行数值模拟。结果表明,注水速度的增加会增加水在熔体中的穿透长度,并且会减小残余壁厚;注水温度对水的穿透长度和残余壁厚的影响均不显著;随着注水延迟时间的增长,水的穿透长度和残余壁厚均有增加的趋势。     

不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟

使用流体力学软件,对使用溢流法的三维120 °~150 °弯曲圆管件进行了水辅助注射成型可视化研究。分别改变水针口径尺寸、注水延迟时间、注水压力与熔体温度,分析其对制件内部水穿透行为的影响。结果表明,水针口直径为7 mm时,能显著增加制件的内部穿透长度并得到残余壁厚更薄的制件;受水针结构影响,注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250 ℃时,水穿透长度最优能增长400 %,壁厚减少20 %;在注水延迟时间为1 s、注水压力为10 MPa、熔体温度为230 ℃时,穿透长度最大达到298 mm;注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250 ℃时,比熔体温度为210 ℃和230 ℃的实验组受水针影响严重;缩短注水延迟时间、增加注水压力、升高熔体温度都能有效增大制件的中空率,成型出更薄的管件,但是水针对水辅助注射成型的影响不容忽视,其微小变化能极大地改变成型制件的内部型腔,有效提高水穿透行为的效率。     

气辅注射成型工艺参数对气体穿透行为的影响

考察了气辅注射成型工艺参数(延迟时间、气体压力、熔体温度、预注射量)对气体穿透行为的影响。研究表明,延迟时间越短、熔体温度越高,残余壁厚越小。另外,预注射量、延迟时间和熔体温度对穿透长度的影响最为显著,即预注射量越大、延迟时间越短、熔体温度越低,穿透长度越长。结合此前研究者的数值模拟结果可以看出,残余壁厚率与通过数值方法得到的结果是较为一致的.     

夹芯注塑充模过程的计算机可视化模拟分析--制品形状和浇口位置对芯层熔体前缘冲破的影响

采用Moldtlow公司MPI软件中的Co-injection分析模块，对夹芯注塑成型过程进行动态模拟分析，揭示矩形制品的形状及浇口位置对夹芯注塑充模过程中芯层熔体前缘冲破的影响规律。实验发现：矩形制品厚度的增加和宽度的减小可以提高前缘冲破时刻芯层熔体的体积分数(N值)；制品长度对前缘冲破的影响存在一个最佳值，在小宽度情况下，长宽比增加N值也随之增加；选择高的充模流速和进料方向平行于熔体流动方向的浇口位置都会有利于芯层熔体的充模过程。     

管壁厚度对微挤出成型的影响分析

基于Bird-Carreau黏度模型,运用有限元方法对三维等温微管挤出成型流动模型进行了数值分析,主要研究了管壁厚度对微管挤出成型过程中挤出胀大、速度分布、剪切速率和口模压降等重要指标的影响。结果表明,当熔体入口体积流率相等时,随着管壁厚度的增大,挤出物挤出胀大率和横截面尺寸变化量增大;口模出口端面上熔体的二次流动增强,但挤出速度和剪切速率减小;熔体在口模内的压力降明显下降;适当增加管壁厚度,有利于提高微管挤出质量。     

Study of mouldability in gas-assisted injection moulded fibre-reinforced Nylon parts

Abstract

Investigation of the characteristics of gas penetration in gas-assisted injection moulding (GAIM) of parts plays an important role in the successful application of gas-assisted injection moulding. Although these have been proposed by various investigators, quantitative rules based on well designed experiments on fibre-reinforced plastic materials have not been reported previously. Additions of glass-fibre bring about rather dramatic changes in material viscosity and heat conductivity, etc. In the present paper, spiral tube moulds with uniform diameters of 8 and 10 mm, respectively, and a plate mould of 3 mm thickness with gas channel design of semicircular crosssection were moulded using glass-fibre reinforced Nylon resin. The effects of fibre content, tube diameter, and processing parameters, including gas pressure, delay time, and injection stroke on gas penetration characteristics and mouldability for fibre-reinforced Nylon parts were investigated experimentally. It was found that the coating melt thickness decreases with increasing gas pressure, until the gas pressure reaches a critical value, when the coating melt thickness becomes relatively constant for the spiral tube. Meanwhile, using a longer delay time for gas injection will increase the skin melt thickness. The hollowed core ratio increases with increasing diameter of spiral tube. Alternatively, the hollowed core ratio of GAIM plate and spiral tube parts increases when the content of glass-fibre is increased. However, when the fibre content is over 10 wt-%, it shows less influence on the hollowed core ratio for plate parts. Furthermore, although the area of the moulding window decreases with increasing content of fibre, they all show good mouldability. From these results, one can provide an empirical formula to CAE simulation designers and part/mould designers for GAIM fibre-reinforced Nylon parts to achieve suitable mouldability and accurate CAE simulation.     

Experimental study on the penetration interfaces of pipes with different cross‐sections in overflow water‐assisted coinjection molding

The residual wall thicknesses (RWT) of the skin and the inner layers are important quality indicators of water‐assisted co‐injection molding (WACIM) parts. The influences of the shape of the cavity cross section and the processing parameters, including the water pressure, water delay time, inner melt temperature, and inner melt flow rate, on the penetration of the inner melt and water were explored via experiments. The results showed that the shape of the penetration section of the inner melt was closer to the cavity section with round corners, while that of the water ended up being round. Both the penetration ratios of the inner melt and the water increased proportionally with increasing circle ratio. Both the minimum values of the total RWT and the inner melt RWT increased with increasing circle ratio. Both the maximum values of the total RWT and the inner melt RWT increased with increasing Max_D, which is the maximum distance between the inscribed circle center and the wall. Both the penetration ratios of the inner melt and the water increased with increasing water pressure, decreased with increasing water delay time, and increased with increasing inner melt flow rate and increasing inner melt temperature. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 132, 42866.