气体辅助注射成型过程的数值模拟技术

本文描述了气体辅助注射成型过程中熔体充填及气体穿入的数学模型，采用有限元／控制体积法计算充填阶段的压力场，确定两类移动边界，熔体前沿和熔体－气体边界。并对典型制件进行模拟验证了模型的可行性。对不同成型参数如熔体充填百分比及气道直径的影响进行了研究，结果表明熔体充填百分比不够，使气体吹入薄壁，较高的充填比又会阻止气体进入气道；较大直径的气道较小直径的气体不易进入薄壁处。     

气体辅助注射成型流动分析模型

根据气体辐助注射成型流动过程的特点，从流体力学基本理论出发，引入合理的假设和简化，建立了熔体流动和气体穿透的数学模型，并在边界条件中反映出气体穿透和表面张力对熔体充填流动的影响。     

高速微注射成型中熔体充填模式及裹气机理研究

塑料为了准确模拟聚合物熔体在型腔中的流动及前沿位置和形态,建立了熔体、气体两相流流动模型,构造了熔体流动的黏弹性本构关系,用无量纲方法建立了熔体流动前沿的气体、熔体流动的统一控制方程和本构方程,并采用水平集方法预测和跟踪熔体流动前沿,模拟了熔体在低速、中速、高速条件下的流动状态和充填模式,分析了高速微注射成型中气孔产生的原因和可能出现的位置,开展了实际产品的高速微注射成型实验,比较了模拟结果和实验结果。研究表明,熔体充填模式与注射速度、材料特性、型腔尺寸密切相关,在喷射充填模式下可能产生裹气。     

气辅注射成型矩形腔中熔体流动的数值模拟

应用Hele-Shaw物理模型和改进的Ｃross流变模型对辅助射成型过程中充填区域内熔体的流动进行数值模拟,采用控制体积法对充模过程中的熔体前沿、熔体－气体边界进行跟踪,运用有限元／有限差分混合数值方法求解气体注射阶段的速度场、压力场、温度场,以图表的形式列举了不同时刻压力场的分布和充模过程中的流线图。在计算过程中,采用压力场和温度场耦合的方法。     

注塑成型充填过程数值模拟的隐式算法

应用有限元 /控制体积方法 ,基于熔体在控制体积内的质量守恒 ,以结点压力和充填分数为未知量 ,建立了熔体在充填阶段流动的控制方程 ,并对方程进行隐式求解 ,完成了对注塑成型充填过程的数值模拟 .算例分析证明算法是正确的     

基于数值模拟的气体辅助注射成型工艺控制研究

基于广叉Hele-Shaw流动模型描述了气体辅助注射成型时气体的穿透过程。采用有限元／有限差分／控制体积法计算充填阶段的压力场、温度场,确定熔体前沿和气熔界面,并以实际产品为例分析工艺参数对气体辅助注射成型产品质量的影响。     

CAE技术在汽车仪表板气辅注射成型中的应用

根据汽车仪表板的结构及性能要求,利用 CAE 软件 Moldflow/MPI 模拟了汽车仪表板气体辅助注射成型的充填过程,预测其成型质量,结合实际生产条件优化出合理的气辅注射成型工艺参数。经实验研究,在优化的工艺条件下气体能较理想地穿透熔体,所生产的汽车仪表板质量能满足用户的需求。     

气辅注射成型运动界面的Level Set方法数值模拟

给出气液两相流数学模型,选取Cross-WLF模型作为熔体的黏度模型,采用Level Set/SIMPLEC方法模拟了气体辅助注射成型中气体穿透过程,追踪到了不同时刻的运动界面(气熔界面和熔体前沿界面),描述了运动过程中不同时刻速度和温度等重要物理量的分布情况,分析了熔体温度、气体延迟时间和注射压力对气体穿透时间和穿透长度的影响。数值结果表明,Level Set/SIMPLEC方法可以准确追踪气体穿透过程中的两个运动界面;熔体温度、延迟时间和气体注射压力对气体穿透长度有显著影响。     

聚丙烯微阵列结构制品熔体充填行为

根据微阵列结构制品熔体的充填特性,设计直径为500 μm的微圆柱阵列结构制品模型,并加工注射成型模具,对微圆柱结构制品熔体的充填规律进行实验和模拟研究。结果表明:微结构制品熔体的充填过程和流动前沿形态的实验结果与模拟分析虽然在趋势上比较一致,但在微圆柱成型过程中,流动前沿的形成过程和充填高度的模拟变化规律与实验结果有一定偏差;实验还发现,前期充填阶段对微圆柱成型的贡献较小,微圆柱内流动前沿的形成受到熔体流动速度、微圆柱模壁、熔体流动惯性影响较大,熔体流经微圆柱结构时产生向上的流动涡流,流动前沿形状呈偏心椭球冠状并逐渐发展成球冠状。     

注塑成型充填过程的可压缩流动分析

注塑成型过程中,熔体在型腔中的流动和传热对制品质量性能有重要的影响.为了预测注塑制品的收缩、翘曲和力学性能,精确预测充填过程的流动及传热历史是十分必要的.本文考虑熔体的可压缩性及相变的影响,将充填过程中熔体的流动视为非牛顿可压流体在非等温状态下的广义Hele-Shaw流动.采用有限元/有限差分混合方法求解压力场和温度场,采用控制体积法跟踪熔体流动前沿,并应用Visual C++实现了注塑充填过程的可压缩流动分析.为了保证能量方程各项在单元内边界的连续性,结点能量方程各项由单元形心处的离散值加权平均获得,因而,能量方程在计算区域内整体求解.对两个算例进行了分析,模拟结果与实验结果的对比,验证了本文数值算法及程序.     

复杂壳体类塑料件气体辅助注射成型工艺参数优化研究

以21英寸彩电前壳作为研究对象,将Moldflow 2010作为CAE模拟试验平台,以熔体温度、模具温度、熔体注射时间、气体延迟时间、气体压力为关键工艺因素,考察了复杂壳体类塑料件气体辅助注射成型(GAIM)时制件的翘曲变形量和气体穿透情况。以正交试验设计方法为基础,利用遗传算法并结合径向基神经网络建立GAIM工艺参数优化系统,可用于工艺参数组合的快速确定,为GAIM过程中工艺参数优化提供了一种新的求解思路。     

气体辅助注射成型工艺参数优化研究

为了解决气体辅助注射成型(GAIM)中制品所出现的缺陷,采用数值模拟方法对影响制品质量的工艺参数进行了优化研究.首先,建立GAIM过程的数学模型,得出影响GAIM制品质量的主要工艺因素;随后,利用数值模拟法分析熔体预注射量、熔体/气体延迟时间、充气压力与熔体注射温度等关键工艺因素与GAIM制品缺陷的关系;最后,基于数值模拟分析结果,对GAIM制品的工艺参数进行了优化选择与设定.     

基于正交试验的气体辅助注射成型工艺参数优化

以21英寸彩电前壳为例,将Moldflow 2010作为CAE模拟试验平台,以熔体温度、模具温度、熔体注射时间、气体延迟时间、气体压力为关键工艺因素,考察了气体辅助注射成型时制品的翘曲变形量和气体穿透情况.采用正交试验法及极差分析法对Moldflow模拟试验结果进行分析,确定并验证了较优工艺参数组合的正确性.     

基于气体穿透效果数值模拟的气体辅助注射成型工艺优化

对气体辅助注射成型工艺进行分析，阐述了气体辅助注射成型的关键技术要求在分析熔料流动、气体穿透物理模型的基础上，探讨了气体辅助注射成型数值分析的实现原理运用MPI／Gas模块对一T型支架进行了气体辅助注射成型CAE分析，模拟不同工艺条件下的气体穿透效果，确定了合理的工艺参数。     

气辅注射成型圆管制品中空率

气体辅助注射成型的工艺参数与最后制件的中空程度有直接的关系。采用计算机模拟技术;分析了熔体温度、模具温度、气体延迟时间、预注射量和进气压力对中空率的影响。得到预注射量和进气压力对中空率的变化最为敏感;熔体温度升到一定范围后对中空率没有影响;对于圆管制件;气体延迟时间对中空率影响不明显的结论。     

气体辅助CAE技术在彩电前壳模具设计中的应用

应用流动模拟软件C-MOLD，对彩电前壳模具结构设计进行了气体辅助CAE模拟分析。通过几种方案的分析比较，解决了彩电前壳模具气辅成型中遇到的气体手指效应，获得了比较满意的成型效果。结果表明，在模具结构设计阶段，应用CAE软件对气辅成型技术中塑料充填形态，气道设计以及气辅成型工艺三个重要条件进行模拟分析优化。可以大大提高模具首试成功率，降低模具制造成本。     

仿真研究聚丙烯流变性能对气辅注塑的影响

应用计算机仿真手段研究了不同聚丙烯在充模速度相同条件下的压力及锁模力变化规律。结果表明，气辅注癃民传统注塑相比，所需压力，锁模力均有显著降低，且聚合物熔体流动速率越小，气体注射后产生的压力降赵大，表明在生产中应尽可能选用高ＭＦＲ树脂以利于气辅注塑工艺。     

Formation mechanism of high-pressure water penetration induced fiber orientation in overflow water-assisted injection molded short glass fiber-reinforced polypropylene

Recently, there has been growing interest in water-assisted injection molding (WAIM) not only for its advantages over gas-assisted molding (GAIM) and conventional injection molding (CIM), but also for its great potential advantages in industrial applications. To understand the formation mechanism of water penetration induced fiber orientation in overflow water-assisted injection molding (OWAIM) parts of short glass fiber-reinforced polypropylene (SGF/PP), in this work, the external fields and water penetration process within the mold cavity were investigated by experiments and numerical simulations. The results showed that the difference of fiber orientation distribution in thickness direction between WAIM moldings and CIM moldings was mainly ascribed to the great external fields generated by water penetration. Besides, fiber orientation depended on the position both across the part thickness and along the flow direction. Especially in the radial direction, fiber orientation varied considerably. The results also showed that the melt temperature is the principal parameter affecting the fiber orientation along the flow direction, and a higher melt temperature significantly facilitated more fibers to be oriented along the flow direction, which is quite different from the results as previously reported in short-shot water-assisted injection molding (SSWAIM). A higher water pressure, shorter water injection delay time, and higher melt temperature significantly induced more fibers to be orderly oriented in OWAIM moldings, which may improve their mechanical performances and broaden their application scope.     

气辅注射模塑制件和模具的设计特点及原则

本文介绍了一种新型成型工艺－气辅注射模塑制件和模具的设计特点及一般原则，并通过与传统注射模塑制件和模具设计的比较，阐述了气辅注射模塑与传统注射模型在制件和模具设计上的差别以及气辅注射模塑的优越性。     

Hierarchical crystalline structure of HDPE molded by gas-assisted injection molding

To understand the crystalline morphology of the parts molded by gas-assisted injection molding (GAIM), in this work, the hierarchical structures and the crystalline morphology of gas-assisted injection molded high-density polyethylene (HDPE) were investigated. According to the comparison between the results of the GAIM part and those of the conventional injection molded counterpart, it is found that gas penetration can remarkably enhance the shear rate during GAIM process and oriented lamellar structure, shish-kebab structure and common spherulites arise in the skin, subskin and gas channel region, respectively, owing to the different shear rate in these regions. Meanwhile, cooling rate also plays an important role in the formation of the oriented crystalline structure.