微注射成型研究进展

微注射成型是一种低成本大规模复制聚合物微制件的有效方法。文中从微结构特征复制性能、工艺参数的分析和优化、模具表面光洁度对聚合物流动行为的影响、过程建模与仿真、微注射成型的熔接痕缺陷以及微塑件的组织形态与力学性能等方面阐述微注射成型的最新研究进展。最后指出开发特殊微注射成型技术、新型微模具加工技术,以及将微注射成型与其他微纳加工技术集成,制作多种材料复杂功能微系统将成为今后的研究方向和发展趋势。     

增强纤维PA66熔接线形成方式对制件整体强度的影响

增强纤维材料PA66可以有效地改善塑料制件的力学性能,但是充填过程的剪切流动又对PA66的纤维起到了拉伸作用,从而引起纤维取向.这种取向的产生一方面会导致制件不同方向的收缩,另一方面在熔接线区的纤维取向方向因平行于熔接方向而大大降低其熔接线强度,制件整体强度下降.探讨了用计算机模拟增强纤维PA66材料充填过程引起的纤维取向的计算方法,借助许算机对有强度要求的增强纤维PA66材料制件的熔接线强度的形成和影响其强度的因素逐一进行剖析,提出了改变浇口类型以改变纤维取向方向来提高制件整体强度的方法.     

熔锥光纤与球微腔耦合系统的理论模拟

利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法并结合微球腔的特性,对熔锥光纤与球微腔系统的耦合特性进行了理论分析和数值模拟。研究表明,由于原本简并的球腔模式受腔体偏心率的影响而解除,系统吸收峰间距减小,Q值( 106 ~107 )比将腔体视为理想球时提高了三个数量级。这与已报道的实验结果相吻合。     

微束等离子多层熔覆NiCrBSi的试验研究

为了在降低熔覆层裂纹敏感性的同时获得低稀释率熔覆层,用微束等离子弧热源在低碳钢圆管表面熔覆12层NiCrBSi,成形后利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对多层熔覆的熔覆层的微观组织、元素分布及相组成进行了分析.结果表明,采用微束等离子弧熔覆得到的多层熔覆主要由γ-Ni,Ni3B,Cr21.34Fe1.66C6和Cr2B3相组成,其中的强化相弥散分布;无气孔和裂纹,层与层间结合致密,分层未见明显;焊缝组织均匀,晶粒细小,稀释率低,热影响区很小.     

粉末微注射成型的研究进展

粉末微注射成型由于其市场前景广阔而迅速成为当今的研究热点,但由于其流动机理尚不明朗导致产品质量不稳定.介绍了当前研究粉末微注射成型的流动模型,以及在粉末材料、粘结剂与脱脂、注射机与模具、烧结及尺寸控制方面的研究进展.指出研究的关键在于从两相流模型和颗粒模型在微尺寸型腔的流动机理入手,提高微型零件尺寸精度、力学性能及改善微观组织结构.     

陶瓷粉末微注射成形脱脂与烧结机理相关研究

分析了粉末微注射成形亚微米级结构广阔的应用前景,以及亚微米尺度下脱脂和烧结理论研究的重要意义。综述了不同脱脂阶段的微观结构特征,亚微米尺度对不同阶段粘结剂的脱出机制,以及建立包含微结构比表面积的脱脂时间/速率数学模型的研究现状,讨论了获得脱脂过程中保形控制原理,亚微米阵列致密化过程中物质的迁移机制及晶粒长大的主要驱动力,以及坯体几何尺寸对不同烧结阶段物质扩散机制影响规律的关键作用,论述了明确陶瓷亚微米级结构力学特性的重要性。提出了亚微米级结构的脱脂和烧结机理今后的重点研究方向。     

薄壁锡青铜焊接零件的微区激光熔覆修复

在航空发动机用轴向燃油柱塞泵的工作过程中,燃油介质中的气泡随压力变化破裂,导致转子组件底面处的铜合金极易受到气蚀损伤。激光熔覆具有输入能量可控、熔覆层组织致密,且可与基体实现冶金结合等优点。为解决转子组件报废率过高的问题,本研究采用激光熔覆手段,将等离子旋转电极雾化制粉工艺制备的粉体熔覆至转子组件底面的铸造锡青铜损伤部位,进行了铸造锡青铜微区熔覆修复的可行性探索,并分析熔覆层的微观组织和局部的力学性能。结果表明,熔覆层铜合金成分基本无烧损,显微组织为细小的δ相(Cu₃₁Sn₈)填充α-Cu枝晶组织,且未见热裂裂纹。熔覆层抗拉强度为313～339 MPa,伸长率为23.5%～24.0%,硬度为118HV0.2～119HV0.2,摩擦因数<0.003,自然腐蚀电位为-0.205～-0.230 V,其与基体的结合强度(剪切)为285.8～328.5 MPa,各项性能均优于基体的。对力学试样断口的观察结果表明,其主要断裂形式为延性断裂,及伴随未熔粉末导致的微孔聚集断裂。分析可知,脉冲激光所带来的大温度梯度是形成细小枝晶微观组织的主要原因,而细小...     

陶瓷微结构件的注射成形工艺及其微观组织

采用粉末微注射成形技术制作了ZrO2陶瓷微结构件,分析了其注射成形工艺,包括喂料配制、注射工艺及烧结工艺对微观组织的影响.实验结果表明,粉末体积分数为55%的生坯注射成形后在1 500℃下烧结2 h,采用排水法测得其微结构相对密度高达98.5%,采用纳米硬度分析法得到其微结构的显微硬度值为13.75 GPa.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,提高模具温度和注射压力,有利于微结构的填充,进而改善微结构件的微观组织;高的烧结温度可以增加零件的致密度,但容易导致晶粒的过度长大和尺寸不均匀.激光共聚焦光学显微镜观察结果表明,使用亚微米级陶瓷超细粉得到的微结构具有良好的表面质量,其烧结前、后的表面粗糙度值分别为0.33μm和0.28μm.此外,提高粉末含量可以减小零件收缩率,从而有利于微结构的尺寸精度控制.     

熔体温度对注射成型热塑性聚氨酯制件残余应力及外形精度的影响EI北大核心CSCD

采用光学双折射法研究注射成型过程中熔体温度对透明热塑性聚氨酯(TPU)弹性体平板制件残余应力的影响规律和作用机理。结果表明,TPU制件在近浇口区域的残余应力大于远浇口区域,整体残余应力随熔体温度上升而下降。通过对平行于熔体流动方向和垂直于熔体流动方向上的制件截面进行双折射测量发现,注射成型TPU制件具有明显的皮-芯结构和零应力层,且随熔体温度升高芯层厚度显著增加。残余应力分析结果表明在制件的芯层以流动残余应力为主,而皮层区域是流动残余应力和热残余应力叠加的结果。此外,制件的翘曲变形与残余应力的分布直接相关,TPU制件尺寸的改变主要是由于流动残余应力释放引起的。     

注射压缩成型工艺参数对厚壁聚碳酸酯制件厚度的影响

考察了不同注射压缩成型工艺参数(两点间距、压缩速率和压缩行程)对聚碳酸酯(PC)平板制件厚度偏差及厚度分布的影响。结果表明,PC平板厚度随两点间距和压缩速率的增大而减小,两点间距和压缩速率是控制厚度精度的主导因素,而压缩行程对厚度影响较小。同时,研究结果表明,所有的PC平板均是上薄下厚的分布趋势,且不同的压缩工艺仅对厚度值大小有影响,而对PC制件的厚度分布趋势没有影响。     

粉末注射成形过程计算机模拟研究

综述了国内外近年来在粉末注射成形计算机充模流动模拟研究方面的一些重要成果,主要涉及粉末注射成形充模流动过程的各种模型、控制方程及其数值计算方法等。并对各自的优缺点进行了分析和比较,在此基础上阐明了该技术的主要发展趋势和方向。     

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法--微注射成型.比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数.为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据.通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS＞PP＞PC.     

Effects of Injection Molding Parameters on the Production of Microstructures by Micropowder Injection Molding

Micropowder injection molding (μPIM) is a potential low-cost process for the mass production of metal or ceramic microstructures. In order to obtain good molded microstructures and to avoid molding defects, it is important to select suitable injection molding parameters. In this paper, the selection of injection molding conditions for the production of 316L stainless steel microstructures by μPIM is presented. Silicon mold inserts with 24 × 24 microcavities were injection molded on a conventional injection molding machine. The dimensions of each microcavity were Φ 100 μ m × depth 200 μm, giving an aspect ratio of 2. The distance between each microcavity was 200 μm. Five sets of experiments were conducted by varying one injection molding parameter at a time. The parameters included injection pressure, holding pressure, holding time, mold temperature, and melt temperature. Higher injection pressure and holding pressure were required during the injection molding process due to the small dimensions of the microcavities and the large number of microcavities (576 microcavities). High mold temperature was required for complete filling of the microcavities. Molded microstructures without visual defects were obtained using appropriate injection molding parameters. Catalytic debinding and sintering of the 316L stainless steel microstructures were successfully conducted.     

陶瓷注射成型数值模拟及其进展

详细阐述了国内外近年来陶瓷粉末注射成型模拟的最新进展及其动态,包括单相流模型、颗粒模型、两相流模型、混沌及分形理论和多重网格方法等,并在此基础上展望了其发展前景.     

聚丙烯单聚合物复合材料嵌件式注射成型过程的数值模拟

单聚合物复合材料(SPC)是基体和增强体来自同种聚合物的复合材料,具有密度小、界面粘接性好和回收成本低等优点。嵌件式注射成型可实现SPC的快速制备。为了检验加工温度窗口的大小,掌握型腔内部温度分布情况,文中使用Moldex3D软件模拟分析了聚丙烯单聚合物复合材料(PP SPC)嵌件式注射成型过程,比较了PP SPC嵌件式注射成型与PP注射成型的模拟结果,讨论了温度、黏度和翘曲变形情况。将不同熔融温度下数值计算得到的温度分布结果与实验样品照片进行了对比分析。研究结果表明,在180℃条件下嵌件式注射成型PP SPC,纤维不会熔融而能保持增强效果。     

粉末注射成形计算机模拟技术及其应用

介绍了计算机模拟软件在粉末注射成形工艺中的应用,并对注射成形软件的模拟过程进行了描述.举例说明了计算机模拟软件在金属粉末注射成形工艺模拟实际生产中的意义.     

Numerical Simulation of Powder Injection Molding Filling Process Based on ANSYS

A mathematical model of two-dimensional flows of PIM derived from the momentum, continuity equations and theheat transfer equation is obtained. The formula of calculating the flow conductance and the pressure equation arededuced when the no slip boundary     

短玻纤增强聚丙烯注射充模过程的数值模拟

通过对玻纤增强聚丙烯注射充模阶段纤维取向的研究,考虑流场和纤维取向的相互作用,基于连续介质力学理论,建立了耦合有纤维取向的薄壁制品注射充模阶段的双尺度模型,并使用有限元/有限差分/控制体积法对控制方程组进行了求解,预测结果与实际基本符合.     

多孔橡胶制品注射成型的硫化模拟与实验研究

基于实验测试及丁腈橡胶材料注射成型模型的拟合参数,以及结合充填阶段胶料硫化和温度场的变化情况,对厚壁多孔橡胶制品注射成型的硫化过程进行模拟。分析了不同充填条件对保压硫化阶段模拟的影响,并通过实验验证模拟结果的准确性。