粉末共注射成形充模流动过程前沿位置及场分布的数值模拟

对粉末共注射充模流动过程进行数值分析和实验验证。采用实验和数值拟合的方法确定芯/壳层界面的厚度,并运用改进的控制体积法对芯、壳层喂料前沿进行追踪。采用有限元和有限差分法对控制方程组进行数值求解,用Matlab进行程序开发,获得芯、壳层充模过程中的熔体前沿分布以及温度场和压力场的分布情况。将模拟结果与实验结果进行对比分析,发现在充填初期,模拟的喂料前沿位置与实验较为吻合,但随着充填的进行,两者偏差增大,其原因可能是在模拟过程中没有考虑注射坯的收缩。     

陶瓷注射成型充模过程及成型缺陷计算机模拟分析

借助Moldflow软件,建立适合陶瓷注射成型混合料的流变学方程和P-V-T方程,确定比热、弹性模量和热膨胀系数等关键物理量。研究发现模拟分析结果和实际注射成型过程一致,注射温度、注射压力和注射速度是焊接线和气穴的决定性工艺参数。     

粉末注射成形两相流动三维数值模拟及粉末与粘结剂的分离

分析齿轮零件粉末注射成形(PIM)实验成形坯密度分布以及成品容易出现飞边和塌陷的位置特点。根据粉末注射成形技术工艺过程的特点给出PIM的双流体模型及初边界条件,基于计算流体力学软件CFX对I型拉伸试样和齿轮零件的PIM两相流动过程进行三维数值模拟。根据数值模拟结果,对PIM充模流动过程中粉末和粘结剂两相速度的变化曲线进行对比分析,证实I型拉伸试样和齿轮零件的PIM充模过程中多个位置发生过不同程度的粉末与粘结剂两相分离现象。对模腔中多个不同结点处发生粉末与粘结剂两项分离的现象进行分析比较。结果表明:PIM充模过程中位于远离浇口狭窄模腔内的点容易产生两相分离现象,粉末与粘结剂两相分离现象只发生在相应位置被充填初期的一段时间内,且不同位置发生的两相分离持续时间也不同。     

粉末注射成形充模流动过程模壁凝固层增长的计算与模拟

应用微流边界层理论从微观上阐述了粉末注射成形充模过程模壁凝固层的存在性,分析了PIM模壁凝固层的结构,它包含微流边界层,其厚度远远小于L．Prandtl边界层的厚度,说明假设在PIM充模流动过程中无滑移边界条件是合理的。根据L．Prandtl边界层厚度的计算方法和微流边界层的定义,建立了计算PIM浇道模壁凝固层厚度的数学模型,数值模拟结果说明所给数学模型较好地描述浇道模壁凝固层的增长情况。利用该模型可以方便地预测浇道模壁凝固层厚度的增长,为优化影响制品质量的工艺参数提供了理论依据。     

复杂零件粉末注射成形多相流动过程三维数值模拟

将金属粉末注射成形充模过程视为粉末、粘结剂和空气的三相流动过程,给出了金属粉末注射成形充模多相流动的控制方程。根据钳口复杂模腔的铁粉注射成形实际参数确定了充模多相流动控制方程的初边界条件,基于CFX计算流体力学软件对钳口铁粉注射成形充模多相流动过程实现了三维数值模拟。给出了钳口铁粉注射成形充模多相流动中固相粉末的速度流线图,分析了模腔中温度场和压力场分布的瞬态情况,以及模腔中不同位置的温度和压力随时间变化的曲线;分析了钳口铁粉注射成形充模多相流动过程中不同时刻粉末体积分数的分布情况。数值模拟结果可用于分析注射成形过程中产生粉末粘结剂两相分离和成形坯密度分布不均的原因,数值模拟为研究注射成形产品缺陷产生的原因提供了直观分析方法。     

元素混合法激光立体成形钛合金过程中缺陷形成研究

研究了不同成形条件下,以元素粉末为送进原料时,激光立体成形Ti-xAl-yV合金熔覆层内的缺陷类型、形貌特征及形成原因.结果发现,成形件内部可能出现4种类型的缺陷:气孔、熔合不良、未熔颗粒及成分偏析.其中,非球形的Al、V颗粒所携带的气体进入激光熔池且被固液界面捕获是产生气孔的主要原因;熔合不良的产生往往是由于工艺参数选择不当;未熔粉末颗粒产生的原因是由于元素粉末熔点温度低于合金化后合金固相线温度,粉末颗粒进入不熔区且被固液界面捕获;成分偏析带主要存在于V含量较高的合金熔覆层内,导致成分偏析带产生的原因在于V含量较高的合金粘度大,固液界面附近熔体流动速度过低.     

基于ANSYS的硬质合金MIM充模数值模拟

以流体力学和热力学理论为基础，结合金属注射成形的特点，建立了其充模流动过程中的控制方程、初始条件和边界条件，并以硬质合金材料为例，采用大型有限元软件ANSYS进行了计算数值模拟，求解了流体前沿、温度场、压力场，同时结合实验分析了金属注射成形过程中的几种常见缺陷的产生条件。模拟结果表明：当采用中间浇口、模温60℃、料温160℃、体积流速在40cm^3／s～70cm^3／s的范围内进行注射可以得到良好的硬质合金Ⅰ型拉伸试样预成形坯。该结论与实验结果一致。     

注射模充模过程CAE技术I理论与算法

在分析充模流动机理基础上 ,从粘性流体力学的质量、动量和能量方程出发 ,针对塑料注射成型特点 ,经过量纲分析和引入合理而必要的假设 ,建立了描述塑料注射成型充模流动过程的数学模型 ,重点讨论了注射模充填阶段数值分析的方法。     

金属注射成形喂料的流动行为及粘度参数的测定

从材料的综合流动曲线及聚合物、粘结剂的流动性能，分析了金属注射成形喂料的流动行为，给出了用毛细管粘度计测量金属注射成形喂料粘度并确定其流动曲线参数的分析方法。     

蒙皮件多点拉形过程中成形缺陷的数值模拟

多点拉形是一种将柔性制造技术和计算机技术结合为一体的先进制造技术。文章基于动力显式有限元算法,从板厚、材质、变形程度和塑性指数等工艺参数入手,对球形和鞍形件的多点拉形过程进行数值模拟。研究表明,正确的选择工艺参数可以减轻或消除压痕缺陷。同时利用显-隐式算法,分析了板材厚度和成形件目标曲率半径对回弹的影响,得到了回弹的趋势和分布规律,即回弹量与板材厚度成反比,与成形件的曲率半径成正比。研究结果对蒙皮件多点拉形技术的实际应用具有一定的参考价值。     

注射成型制品常见缺陷及处理方法

列举了注射成型过程中常见的龟裂、填充不足、缩凹变形和飞边等缺陷,从影响制品质量的各个因素,如注射成型工艺、模具及产品设计等方面入手,分析其成因并提出了相应的解决方法。     

316L不锈钢粗粉注射成形喂料的流变行为

制备了平均粒度为30μm的316L不锈钢粗粉注射成形喂料,研究了剪切速率、温度对喂料流变行为的影响,应用毛细管粘度计测量了3种喂料在不同温度下的粘度值,比较了3种不同成分喂料的应变敏感性因子的大小。结果表明:粉末装载量为58%、粘结剂成分为65%PW+30%LDPE+5%SA的喂料应变敏感性因子较小,较适合316L不锈钢粗粉的注射成形。     

气辅共注成型中熔体充填过程的数值模拟研究

基于流体体积法的纯有限元技术，采用体积加权平均共享的思想，建立了气辅共注成型中熔体充填过程的理论模型。采用高效稳态混合有限元数值算法，实现了气辅共注成型中熔体充填过程的全三维数值模拟，最终给出了数值模拟算例，并根据对比验证了数值模拟的可靠性。     

硬质合金注射成形脱脂工艺与碳含量控制

将传统蜡基粘结剂和油＋蜡改进粘结剂体系分别与粒度为1．97μm的WC-8Co硬质合金粉末混合采用注射成形法制备了全致密高强度的硬质合金。研究了注射坯在Hz中的热脱脂工艺和溶剂脱脂与其后补充热脱脂工艺，和不同脱脂工艺对脱脂坯碳含量的影响。结果表明：油＋蜡改进粘结剂体系具有更好的热脱脂和溶剂脱脂行为。通过工艺优化和碳含量控制，在真空气氛下1400℃烧结80min制备出高抗弯强度的全致密硬质合金烧结制品。     

工艺参数对金属注射成形坯缺陷的影响

采用ＭＩＭ标准拉伸试样模具,研究注射过程主要工艺参数即注射温度,注射压力,模具温度对注射过程缺陷的影响,获得了最佳注射工艺参数,对欠注,断裂,中心通孔等几种缺陷的形成机制作了分析,并提出了ＭＩＭ成形范围图的概念。     

硬质合金注射成形多组元聚合物粘结剂的溶剂脱脂工艺研究

以YT5硬质合金为对象，以正庚烷作为溶剂，系统研究了以多组元聚合物为粘结剂的注射坯样的溶剂脱脂行为。考查了粘结剂体系组成、脱脂温度、脱脂时间、样品厚度、样品形状对坯样脱脂率的影响及其原因。结果表明：在3组粘结剂体系中，改进型蜡基粘结剂溶剂脱脂速度最快，脱脂效果最好，40℃，3h条件下该粘结剂体系中能被溶剂溶解的组元的脱除率达到98％；随脱脂温度的升高，脱脂时间的延长，粘结剂脱除率增大；溶剂脱脂初期为扩散控制，后期为溶解控制；粘结剂平均脱除速率与生坯表面积成正比，与生坯厚度成反比；脱脂完成后，脱脂坯边缘和中心组织均匀一致。     

铌合金注射成形脱脂工艺研究

设计了一种适合于铌合金注射成形的低残碳粘结剂体系,为68％PW-5％LDPE-22％PMMA-5％SA（质量分数）,并研究其脱脂工艺。结果表明：脱脂时间、温度及样品厚度对溶剂脱脂率影响显著。采用三氯乙烯为溶剂,在脱脂温度为40℃,溶剂脱脂6h,即可使粘结剂脱除率达到52．8％,使后继热脱脂时间缩短至7．5h。以粘结剂的DSC差热分析结果为指导,可快速制定合理的热脱脂工艺,在真空热脱脂气氛条件下可使脱脂坯残余碳、氧含量得到有效控制,分别为0．18％．0．25％．     

YT5硬质合金注射成形新型溶剂脱脂工艺研究

脱脂是整个注射成形工艺中的关键步骤。本文以YT5硬质合金为对象,以正庚烷作为溶剂,系统研究了以多组元聚合物为粘结剂的注射坯样的溶剂脱脂行为。考查了粘结剂体系组成、脱脂温度、脱脂时间、样品厚度、样品形状对坯样脱脂率的影响及其原因。实验结果表明:在本实验所使用的三组粘结剂体系中,改进型蜡基粘结剂溶剂脱脂速度最快,脱脂效果最好,40℃、3h条件下该粘结剂体系中能被溶剂溶解的组元的脱除率达到98%;随脱脂温度的升高、脱脂时间的延长,粘结剂脱除率增大;溶剂脱脂初期为扩散控制,后期为溶解控制;粘结剂平均脱除速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度成反比;脱脂完成后,脱脂坯边缘和中心组织均匀一致。     

线槽注射成型工艺参数优化设计

结合正交试验设计和数值模拟,选择模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间等5个主要工艺参数为设计变量,分别以最小体积收缩率和最小翘曲变形为目标,进行了线槽注射成型工艺参数的单目标优化设计。再利用加权综合评分法,对线槽注射成型工艺参数进行多目标优化设计,获得了兼顾体积收缩率和翘曲变形的工艺参数组合。