表面形态对铝合金表面注射结合性能的影响

通过对铝合金表面进行阳极氧化和偶联剂处理，提出了一种注塑工艺直接成形铝合金聚酰胺复合构件的方法。利用激光共焦扫描显微镜和傅里叶红外(FTIR)光谱仪对经处理过的铝合金表面结构和成分进行了分析，结果表明：铝合金表面粗糙度和偶联剂固化时形成的Si-O-Al、C-N等化学键对界面结合力有重要影响。讨论了阳极氧化工艺参数和偶联剂固化条件对铝合金表面形貌、成分和注塑复合构件力学性能的影响规律，借助扫描电子显微镜(SEM)分析了复合构件拉伸剪切的破坏机理。     

石墨烯增强聚乳酸力学性能及其发泡行为研究

以熔融共混的方法制备了具有不同纳米填料含量的聚乳酸/石墨烯纳米片（PLA/GNP）复合材料,利用超临界CO₂（Sc?CO₂）辅助釜压发泡的方式,进而制备了PLA/GNP复合泡沫,采用扫描电子显微镜和旋转流变仪等对复合材料的微观形貌、力学性能、流变行为和发泡性能进行了表征,探讨了GNP对发泡行为的作用机理。结果表明,GNP在PLA基体中的分散情况较好,与纯PLA相比,GNP含量为3 %（质量分数,下同）的复合材料的强度与刚度提高了近20 %;随着GNP含量的逐渐提高,PLA分子链运动时受到的限制加大,对熔体黏弹性产生了明显的增强作用,有利于PLA发泡能力的提升;由于GNP的异相成核作用,获得的PLA/GNP复合泡沫具有30倍以上的发泡倍率,泡沫的压缩强度和模量分别提升了2.5和7倍。     

厚壁钢管张力减径过程的变形规律研究

荒管壁厚和张力系数是张力减径工艺的重要参数,对成品钢管质量具有直接影响。针对20机架钢管张力减径过程建立热力耦合有限元模型,并选择9种不同壁厚的钢管进行数值模拟,得到了张力减径过程中金属的流动规律,研究讨论了钢管内多边形的形成机理,总结了荒管壁厚和张力系数对张力减径工艺的影响规律。     

界面微构对注射成型铝塑复合件性能的影响研究

铝塑复合构件具有强度高、质量小、易成型复杂结构等优点,在航天、能源、汽车、通信等领域的应用逐渐广泛。提出采用注射方法直接成型铝-塑复合构件的方法,采用阳极氧化对铝合金表面进行处理,获取金属表面的纳米级微结构形态。为提高金属与聚合物之间的界面作用,将阳极氧化的金属表面进行活化处理,X射线能谱分析仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对处理后的表面微结构进行形态和成分表征,探讨活化处理后铝合金表面组织成分的变化,并优化获得了最佳的处理时间。对表面处理完成的铝合金试样置入高温模具中进行注塑成型,成功获得了铝-塑复合构件。采用激光共焦扫描显微镜(Laser scanning confocal microscopy,LSCM)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析拉伸剪切断裂后金属表面的界面形态,讨论了铝塑复合件的失效原因和机理,为金-塑复合产品的生产成型提供了理论基础。     

基于UG平台的冲裁模自动设计研究

本文在深入研究和利用UG软件二次开发工具的基础上，充分考虑冲裁模的设计特点，研究了进行冲裁模自动设计的方法及其有关技术和过程；开发了进行冲裁模自动设计的模型系统。该系统能够帮助设计者完成从凸、凹模设计到模架选择及装配等一系列繁琐的工作，从而大幅度地缩短设计周期，降低设计者的劳动强度，减少设计过程可能出现的人为误差和失误，提升了冲裁模设计的智能化和自动化水平。     

金属-聚合物复合件微纳结构注射成形分析与实验

基于金属-聚合物复合件的成形理论与技术,提出了通过改善金属表面的温度、微观结构和聚合物成形时的黏度、压力等因素,利用注射工艺直接成形金属-聚合物复合件的新方法。研究了金属表面微结构形成的3种方法与形成的表面微结构的特点,构建了金属表面温度控制装置和系统。利用构建的温控系统和制作的模具,获得了直接注射成形的金属-聚合物复合件,并分析了不同的金属表面微结构与金属-聚合物界面结合力学性能的对应关系,验证了直接注射成形金属-聚合物复合件工艺的可行性。     

注塑模热流道板温度场数值模拟及优化设计

热流道板是注塑模具热流道系统的主要组成元件,其温度分布的均匀性对整个热流道系统及其注塑产品的质量都有重要影响.以液晶电视机后壳为例,设计了热流道板的基本结构,研究了其加热过程的温度场分布.根据有限元初次模拟结果出现的温度分布均匀性差的问题,优化了热流道板内电热丝的布局,获得了温度分布均匀的热流道板结构.将获得的热流道板结构应用于热流道系统的设计与工程实践中,获得了质量优越的产品.     

铝合金-丁腈橡胶复合密封件的界面结合性能

硫化粘合成型金属-橡胶复合密封件存在环境污染、效率低、难以形成复杂构件的缺点。提出一种利用阳极氧化和硅烷偶联剂处理铝合金表面,再通过控制注塑工艺参数直接成型铝合金-丁腈橡胶(Aluminum alloy-nitrile butadiene rubber,Al-NBR)复合密封构件的方法。研究了阳极氧化电解液温度、偶联剂浓度和注塑成型时模具温度与成型构件界面力学性能的对应关系。利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometry,FTIR)对不同条件处理的铝合金基材表面形貌和成分进行表征,探讨了铝合金表面结构形态和成分对铝合金-丁腈橡胶界面结合强度的影响规律以及铝合金-丁腈橡胶密封构件的失效原因和机理。试验结果表明,在优化后的成形参数下制得的复合构件其界面结合强度高于橡胶基体强度,研究所取得的结果对拓展金属-橡胶复合密封构件的成型方法和应用领域具有重要作用。     

高光注塑模具热疲劳机理及其数值模拟分析

由于高光注塑模具结构和工艺的特殊性,模具型腔板在工作过程中会由于加热和冷却的交替变化受到较大的热应力和产生较大的变形,进而加快模具的疲劳开裂。本文以液晶平板电视机面板高光注塑模具为例,分析了该模具产生的热变形和热疲劳机理,获得了高光注塑模具型腔板加热阶段的热变形情况。本文的研究结果对优化高光模具结构,提高高光模具的使用寿命具有一定的指导意义。     

微注塑散热器流动诱导热导率变化的多尺度数值预测

为进一步提高聚合物复合材料热导率,采用多尺度数值预测法研究了微注塑聚酰胺/碳纤维(PA66/CFs)散热器内部CF的流动诱导取向及其对制品热导率的影响规律。首先,利用Moldflow获取CF取向张量,并以Comsol Multiphysics构建与之对应的复合材料微元胞。利用正交实验法研究熔体温度、模具温度、最大注射压力及注射流率对微散热器热导率的影响。然后,对预测数据进行分析获得最优注塑参数组合。最后,对优化结果进行模拟实验,验证了多尺度数值预测法的有效性。结果显示:上述各参数重要程度由大到小依次排列为熔体温度、注射流率、最大注射压力和模具温度;最佳组合为熔体温度360℃、模具温度70℃、最大注射压力220 MPa及注射流率3×10–4 cm3/s。另外,流动诱导热导率变化最大值达0.36 W/(m·K),为基体热导率的1.5倍。得到的研究结果为从工艺调控的新角度来改善聚合物复合材料的导热性能提供了理论依据与数据支撑。