水驱动弹头辅助共注塑工艺相间穿透机理的数值模拟

溢流法水驱动弹头辅助共注塑（Overflow water-projectile assisted co-injection molding,W-PACIM-O）工艺可制取双层包覆式结构的中空管件。采用数值模拟技术分析了W-PACIM-O工艺注水阶段的界面不稳定性现象、管件壁厚分布以及内层熔体和弹头穿透行为,从而掌握W-PACIM-O的相间穿透机理。模拟结果表明,W-PACIM的湍流强度相对较小,且基本无湍流漩涡,其起始段壁厚界面不稳定性现象不明显;W-PACIM管件的总残余壁厚、外层壁厚和内层壁厚更薄,壁厚波动较小;压力水驱动弹头穿透阶段,W-PACIM工艺穿透前沿速度更高,穿透更稳定。     

玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助注塑管件的影响

分别以玻纤质量分数10%,20%,30%和40%的长玻纤增强聚丙烯（LGFRPP）材料制取一系列水驱动弹头辅助注塑（W-PAIM）管件。探究了玻纤质量分数对玻纤断裂长度、纤维取向、壁厚以及耐压性的影响。结果表明,随着玻纤质量分数的增加,玻纤断裂长度在较长区间内占比降低;不同玻纤质量分数的W-PAIM制件在壁厚层的取向不同,水道层的玻纤沿流动方向取向较模壁层和中间层更好,当玻纤质量分数为10%与40%时,水道层玻纤取向度最好,玻纤质量分数为20%时,中间层取向最差,玻纤质量分数为30%时,模壁层的玻纤取向较好;随着玻纤质量分数的增加,WPAIM管件壁厚呈先增加后减小再增加的趋势;随着玻纤质量分数的增加,管件的耐压性先增加后减小最后又增加,当玻纤质量分数为20%时,耐压性最好。     

水驱动弹头辅助注塑管件壁厚的工艺影响

对水驱动弹头辅助注塑(W-PAIM)中工艺方法和工艺参数对管件壁厚的影响进行了实验研究。对水驱动弹头辅助注塑短射法(W-PAIM-S)、溢流法(W-PAIM--O)及水辅助注塑短射法(WAIM-S)、溢流法(WAIM-O)4种工艺方法进行比较,发现W-PAIM管件比WAIM(水辅助注塑技术)管件壁厚要薄得多,而W-PAIM-O管件壁厚又比W-PAIM-S管件壁厚要更均匀。采用正交试验法考察了熔体温度、注水压力、射胶压力、保压时间、注水延迟时间、模具温度对WPAIM-O管件壁厚的影响规律与大小,发现注水延迟时间和熔体温度对壁厚影响很大,因素影响比合计超过70%;而射胶压力、注水压力及保压时间的影响较小,因素影响比合计不足17%;管件残余壁厚随注水延迟时间的延长逐渐增大,随着熔体温度的升高先减小后增大。     

水辅助注塑制件壁厚分析

根据水辅助注塑技术应用短射法成型中空圆管制品的聚合物熔体流动的基本特征,把水辅助注塑充模阶段聚合物熔体流动行为简化为等温条件下幂率流体的稳态流动,应用流体力学理论,对圆管水辅助注塑中影响制件壁厚的因素进行分析。结果表明,制件的壁厚主要由水与熔体界面处的压力梯度和熔体前端压力梯度的比值确定,同时制件壁厚也受熔体的流变性能影响。     

短射法水辅助注塑工艺水穿透实验

对短射法水辅助注塑工艺中水的穿透进行了实验研究。实验表明,水穿透分为一次、二次穿透,一次穿透分前后段。单因素实验发现,一次穿透长度随熔体预注量的减少、注水延迟时间的延长、注水压力的降低而变长。一次穿透前段残余壁厚随熔体预注量和注水延迟时间的延长而变厚,后段残余壁厚则相反;一次穿透残余壁厚随注水压力增大而变薄。正交实验发现,一次穿透长度主要受熔体预注量和注水延迟时间影响;一次穿透前段残留壁厚主要受注水延迟时间和注水压力的影响;一次穿透前后段残留壁厚差主要受熔体预注量、注水延迟时间和注水压力的影响。     

聚碳酸酯光学制品注塑成型的残余应力EI北大核心CSCD

采用单一变量实验考察了不同注射工艺参数对光学制品双折射的分布规律,通过应力-光弹定律计算了对称轴上残余应力值。用Moldflow软件对制品成型过程中型腔内流场进行模拟,分析了厚度方向应力的变化。结果表明,沿熔体流动方向上,制品残余应力是逐渐减小的,浇口附近有应力集中;在合理工艺范围内,适当提高成型温度和模具温度,延长保压时间和冷却时间有助于减小制品的残余应力,保压压力和注塑速度应适中才能改善制品的成型质量。     

工艺参数对聚甲醛微注塑制品力学性能的影响机理EI北大核心CSCD

基于单因素实验,研究工艺参数对不同厚度聚甲醛(POM)微注塑制品屈服应力、弹性模量、断裂强度和断裂伸长率等力学性能指标的影响,并基于制品形态结构分析工艺参数对制品力学性能的影响机理。实验结果表明,随着注射速度的增大,1.0mm厚微制品的皮层厚度减小,过渡层厚度增加,结晶度增大,综合效应使得屈服应力、断裂强度和弹性模量增大,断裂伸长率减小;0.2mm厚微制品的皮层厚度占主导地位,其力学性能是由皮层的力学性能决定,皮层厚度先增大后减小使得屈服应力、断裂强度和弹性模量先增大后减小,断裂伸长率先减小后增大。随着熔体温度的升高,1.0mm厚微制品的分子链取向度减小,皮层厚度减小,收缩量增大,使得屈服应力、断裂强度和弹性模量减小,断裂伸长率增大;而0.2mm厚微制品的皮层减小,但过渡层增加,结晶度增大,且补料更充分,综合作用使得屈服应力、断裂强度和弹性模量增大,断裂伸长率减小。随着模具温度的升高,1.0mm厚微制品的皮层比例减小,结晶度增大,结晶度影响占主导,使得屈服应力、断裂强度和弹性模量逐渐增大,断裂伸长率减小;而0.2mm厚微制品的皮层厚度占主导,皮层厚度明显减小使得屈服应力、断裂强度和弹性模量减小,断裂伸长率增大。     

水辅助注塑气泡与二次穿透的分析

水辅助注塑产品中容易出现气泡缺陷及二次穿透现象。文中通过实验与理论分析相结合的方法揭示了水辅助注塑制件内壁面气泡现象产生的主要根源并不是水的气化,而是注水装置设计或工艺的缺陷导致注水前注水通道中存在空气,注水时空气与水一同注入所致。只需改进注水装置,保证注水时是纯水注入就可避免气泡缺陷的产生。同时采用实验手段分析了二次穿透的产生原因及具体形成过程,并与气体辅助注塑的二次穿透进行了比较。探究了熔体预填充量对二次穿透的影响,可通过精确控制熔体预填充量或在制件末端设置小段类似溢料腔的结构来消除或改善二次穿透。     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.     

锂离子电池厚电极结构设计的研究进展EI北大核心CSCD

为了满足储能系统和电动汽车市场对于高能量密度和快充的需求,兼具高能量和高功率密度的锂离子电池得到了广泛的关注。厚电极结构设计能够显著提高电池的能量密度并降低成本,且能与各种电极材料相兼容,是发展高能量密度锂离子电池的研究热点之一。厚电极通常面临着力学性能差和反应动力学慢等问题,因此构建力学性能良好和完善的锂离子及电子传输网络的厚电极至关重要。本文首先分析了厚电极的电化学特性和关键科学问题,然后梳理了目前构建厚电极的各种策略及其优势,最后探讨了厚电极的设计原则和发展方向。     

注塑成型聚合物表皮层充填行为的分子机制EI北大核心CSCD

基于COMPASS力场和三维周期性边界建立全同立构聚丙烯(iPP)与金属镍(Ni)模仁的界面模型。采用分子动力学法观察注塑成型过程中塑件表皮层在不同模温下形成的动态演变,通过分析体系的密度分布,均方位移和界面能以及运动规律等构象统计深入探究表皮层形成的分子机制。结果表明,分子链热运动同时受能量阈值和时间阈值限制;高模温既能降低两相间的界面能,又能降低熔体的黏度,有利于熔体的流动充填;表皮层纳米型腔的填充主要在保压阶段,且最高填充率能达到95.4%;脱模后塑件表皮层虽能保持整体的大致模样,但有一定程度的形状变形。     

多阶适时控制连接装置设计参数分析EI北大核心CSCD

为明确MTC装置力学性能及设计参数影响的一般规律,针对力学性能开展拟静力试验研究,并采用有限元模型进行验证分析,在此基础上基于正交试验设计开展MTC装置初始刚度参数影响显著性分析,并探究MTC装置初始刚度在显著性参数影响下的变化规律。结果表明,考虑装配间隙调整后有限元与试验所得连接刚度较为一致,所建有限元模型可反映MTC装置连接刚度实际变化情况;MTC装置初始刚度参数影响显著性顺序为耗能挡板高度、厚度、短底边长度、长底边长度、挡板间距;耗能挡板高度、厚度及短底边长度为影响MTC装置初始刚度的显著性参数,利用MTC装置进行连续梁桥抗震设计时可适当改变三者取值对装置初始刚度进行调整,以实现理想减震效果。     

激光单道熔覆成形的金属零件壁厚模型的研究

为掌握激光熔覆成形壁厚的变化规律,提高成形薄壁结构能力,对激光单道熔覆成形的金属零件壁厚进行了研究,提出并验证了激光单道熔覆成形金属零件壁厚的理论模型.研究表明,在一定简化条件下,根据能量平衡和物质守恒定律,推导出较低功率、较小光斑的激光单道熔覆成形的金属零件壁厚的理论模型,该模型显示单道熔覆成形的零件壁厚是各工艺参数和材料热物理特性的函数.采用500W功率连续输出的CO2激光以较小光斑进行单道熔覆成形,实验得到了最小壁厚为0.4 mm的薄壁试样,试样壁厚与理论模型计算的壁厚比较一致.     

工艺参数对防护梁绕弯成形的壁厚影响研究

目的 探究"日"字形截面型材绕弯成商用车防护梁时工艺参数对型材壁厚的影响,以提高防护梁制件的产品质量.方法 基于有限元仿真分析,利用正交试验设计模拟出不同工艺参数配比下型材的成形过程,并对型材弯曲段外侧壁厚减薄量和内侧壁厚增厚量进行极差分析.结果 工艺参数中弯曲半径和芯模的芯头个数对外侧减薄率和内侧增厚率影响极大,其余...     

面向壁厚均匀性的拉深成形TRB板形设计及神经网络预测模型

目的 研究连续变截面板拉深成形过程中圆筒件的壁厚均匀性问题。方法 基于正交试验设计和极差分析方法,研究连续变截面板结构参数对圆筒件拉深成形壁厚均匀性的影响,并结合SSA–BP神经网络预测并验证连续变截面板成形的壁厚均匀性。结果 通过正交试验及极差分析,得到连续变截面板各结构参数按对最大壁厚影响由大到小的顺序依次为薄区厚度>厚区厚度>左侧过渡区长度>右侧过渡区长度;按对最小壁厚影响由大到小的顺序依次为薄区厚度>厚区厚度>右侧过渡区长度>左侧过渡区长度;按对最大壁厚差影响由大到小的顺序依次为薄区厚度>左侧过渡区长度>厚区厚度>右侧过渡区长度。综合考虑最大壁厚、最小壁厚及最大壁厚差,得到最优参数组合如下:厚区厚度为1.1 mm,薄区厚度为0.8 mm,左侧过渡区长度为2.5 mm,右侧过渡区长度为29.5 mm。基于正交试验分析结果建立的SSA–BP神经网络模型具有良好的预测能力,正交试验外5组数据的预测值与真实仿真值的最大误差均在11%以下。结论 基于正交试验分析结果建立的SSA–BP神经网络模型能够实现对TRB板圆筒件拉深成形壁厚的准...     

注塑压缩成型工艺对聚甲基丙烯酸甲酯-聚碳酸酯复合平板残余应力的影响EI北大核心CSCD

基于光弹法研究了聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种材料的二次注射压缩成型中不同工艺参数,包括保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度及压缩距离等对PMMA-PC复合平板制件残余应力的影响。结果表明,随保压压力的增大、保压时间的延长,残余应力呈现先减小后增大趋势;增加熔体温度和压缩距离会降低复合平板内的残余应力。模具温度的升高会使复合平板的残余应力逐渐增大,原因在于模内不对称冷却加剧了复合平板内部的残余热应力,当模具温度为70～80℃时,复合平板内残余应力较小且分布均匀。所研究的工艺参数中,模具温度和熔体温度对复合平板的残余应力影响最为显著。     

超临界流体辅助废橡胶螺杆挤出连续再生工艺优化设计EI北大核心CSCD

通过自主研发的超临界流体辅助螺杆挤出连续再生实验平台,探究不同工艺条件对废旧胶粉再生程度的影响。实验结果表明:喂料螺杆与主螺杆最优的转速比为1∶4;再生过程中交联键断裂后搭接形成亚甲基和碳碳双键;超临界流体环境下制备再生胶的微观形貌具有更高的连续性和一致性;在螺杆转速为50 r/min的条件下,挤出产量达92 kg/h;超临界流体的加入有利于提高再生胶的品质,具有最佳再生效果的工艺条件为:螺杆转速为40 r/min,超临界流体与胶粉质量比为2%,机筒温度在水平3,这为本项目的深入实验及工业化应用奠定了基础。     

常压聚合制备壁厚均匀的微胶囊发泡剂EI北大核心CSCD

采用预分散、常压悬浮聚合法制备以聚(丙烯腈-co-甲基丙烯酸酯)为外壳,异辛烷为芯材的微胶囊发泡剂(TEMs)。制备的TEMs壁厚均匀,呈现完整"核-壳"结构的球形,发泡性能良好。微胶囊发泡剂的平均粒径约28.5μm,粒径分布较窄,芯材含量约为23%,起始发泡温度98～120℃,发泡体积为4.5倍。文中研究了分散剂类型、单体和交联剂对微胶囊发泡剂的形貌和发泡性能的影响,使用无机分散剂(20 g Mg(OH)_2,70 g Na Cl,15 g MgCl_2)时,分散效果较好;当AN与MMA的质量比为1:1时,能得到球形较完整的TEMs;添加不同含量的1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BDDMA)交联剂时,包裹发泡剂的含量随着BDDMA含量的增加而减少,发泡温度随着BDDMA含量的增加而升高。     

近似展开方法对压力容器壁厚影响的研究

当压力容器表面为不可展曲面时,制造时需将容器曲面等分后用可展曲面近似代替,这样制造所得的容器形状与理论形状间有一定误差.采用微体平衡方程和区域平衡方程计算得到的理论壁厚比近似展开得到的实际壁厚要薄.分析近似展开对壁厚计算的影响,得出理论壁厚的补偿量,以避免加大壁厚的盲目性.此法为各种近似展开方法的合理性判断提供了理论依据.