气辅成型工艺参数对制品成型质量的影响趋势研究

对截面形状为s-3的加强筋进行工艺参数优化分析,讨论了气辅成型工艺参数对成型质量的影响程度,获得了一组较好的工艺参数组合.以此为参考标准,改变某一个工艺参数而保持其他工艺参数不变,对比研究4种不同截面形状加强筋在气辅成型条件下的成型情况,并考察了单个工艺参数对成型质量的影响趋势情况.     

聚合物多层气辅共挤精密成型机制的数值分析

基于传统共挤成型技术,提出一种先进的气辅多层共挤精密成型技术。研究表明,气辅共挤成型技术不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制,而且还起到明显的节能降耗的效果。通过建立的稳态有限元数值算法,对传统共挤成型和气辅共挤成型的成型过程和离模膨胀过程进行了系统的对比分析研究,并探讨了气辅共挤成型消除整体离模膨胀的机制。结果表明,多层共挤成型芯壳层熔体的离模膨胀是由黏弹性熔体的二次流动引起,主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关,而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小成正比。气辅共挤成型的气辅口模段可通过气垫膜层的壁面完全滑移作用,有效减小或消除芯壳层熔体的第一和第二法向应力差,使其二次流动消失,从而达到消除口模整体离模膨胀的目的。因此,气辅多层共挤精密成型技术能精确地控制共挤成型的复合产品最终外形和尺寸与挤出口模的形状和尺寸完全相同。此外,研究结果还表明气辅共挤成型的挤出压力相对传统共挤成型可降低约30%以上。     

工艺参数对气辅成型过程的影响

为了精确描述气体辅助充填成型中气体穿透推进过程,研究各工艺参数对成型结果的影响,本文基于气体穿透机理的研究分析,将三明治成型理论应用于气辅成型.以矩形平板型腔为例,结合Hele-Shaw流动模型,建立了气辅充填成型首次气体充填过程的压力控制方程和气/液交界面运动方程,对其应用有限元进行数值模拟.对气辅成型气体穿透过程及其基本规律和各工艺参数对成型结果的影响进行了分析和讨论.箅例结果表明:三明治成型理论应用于气辅成型所建数学模型能较好地揭示气体穿透推进过程的基本特征,并可作为气辅成型过程与实验手段相辅相成的研究工具.     

气辅成型制品的气道设计

以气辅成型制品结构设计为研究对象,采用数值模拟和物理模拟的研究方法,分别对矩形和半圆形气道的气辅成型制品进行了设计研究,达到了减小气指缺陷程度的设计目的.在数值模拟实验中,采用Catia软件进行三维实体造型,采用Moldflow软件进行数值模拟流动分析;在物理模拟实验中,设计了160 mm×140 mm2的平板件,选取不同尺寸的十字交叉型气道,研究气道形状对气指缺陷的影响.结果表明,半圆形气道气辅成型制品的气道半径与制件板厚的比值存在一个最佳值范围;正方形气道的气指程度最大.     

线缆包覆气辅挤出成型的黏弹性数值模拟

运用Polyflow对气辅电线包覆挤出过程进行数值模拟.首先分别从传统挤出和气辅挤出的角度探究电线包覆过程中芯线的拖动速度、熔体入口流率对挤出胀大的影响,然后对比分析不同入口流率气辅挤出与传统挤出在电线包覆中压力场、速度场及剪切应力场的变化.结果表明,电线包覆挤出胀大与芯线拖动速度成反比,与熔体入口流率成正比,气辅挤出...     

气体压力对气辅共挤成型界面的影响

将气体简化为广义牛顿流体,并作为单独一层,针对矩形气辅共挤口模,建立了三维粘弹有限元模型,对理论模型进行了数值计算,研究了气体压力对气辅共挤成型界面形貌的影响及形成稳定气垫层所需最小气体压力与气垫层厚度和熔体流率的关系。研究表明,当稳定气垫层形成后,随着气压力或气垫层厚度的增大,共挤制品挤出胀大率减小,粘性包围程度增大;形成稳定气垫层所需的最小气体压力随气垫层厚度的增大而减小,随着熔体流率的增大而增大。     

气辅注射成型中气体穿透下的聚合物熔体壁厚的形成

针对气辅注射成型模壁表层熔体形成的复杂过程，对薄壁气辅注塑件在气体沿圆形截面气道进行气体穿透推进的充模过程进行了研究分析，通过引入合理的简化和假设，建立了描述气体穿透下模壁表层熔体厚度比β计算的数学模型和近似计算公式。在此基础上，进一步提出了三维薄壁气辅注塑件在气辅注射成型中气体穿透并推动熔体向前充模流动发展变化的熔体／气体前沿处理的程序算法，并用实例进行了数值模拟。研究结果表明，当气体前沿与熔体前沿的压力梯度之比值m在1．0—1．3范围内时，其β的计算结果为0．20—0．43，接近国外学者的实验到定值0．23—0．40，也比较符合实际的气辅注射成型工艺结果。     

气辅共挤出界面位置对挤出胀大的影响

基于聚合物流变学理论,运用有限元方法,建立了半圆形共挤口模成型的理论模型,并对理论模型进行了数值模拟,研究了口模入口端熔体层间界面位置及熔体入口流率对共挤出胀大和熔体层间界面位置的影响。研究表明,气辅共挤过程中,当两熔体流率相等时,使得两熔体入口面积近似相等的r值(共挤口模入口处界面位置)能将熔体的离模膨胀率降为零值,同时保证熔体层间界面位置稳定;当两熔体流率不等时,熔体离模膨胀率随着自身流率的增大而增大,随着另一熔体流率的增大而减小,界面位置则向流率较低的一侧偏移。     

气辅成型过程气体穿透行为的MPI三维模拟及实验

采用MPI/GAS-3D模块分析了不同延迟时间和气体压力条件下的气体穿透效果,并与该工艺条件下实验测定的高密度聚乙烯(HDPE)气体辅助注射成型(GAIM)制品的气体穿透长度(GPL)及残余壁厚(RWT)进行比较,探讨了气辅成型中延迟时间和气体压力等关键工艺参数对制品气体穿透长度和残余壁厚的影响,利用实验数据分析了气体穿透长度与残余壁厚之间的定性关系。     

气辅共挤出流道中聚合物流动过程的数值分析

建立了气辅条件下两种聚合物在矩形流道中共挤出流动的三维非等温数值分析模型。用粘弹性流体模型(PTT模型)描述熔融聚合物的特性,Arrhenius方程表示流动对温度的依赖性,并且考虑聚合物相对于流道壁面的滑移以及不相容聚合物熔体间滑移的边界条件。用有限元方法数值模拟了聚合物成型过程,将计算结果与普通共挤出成型流动进行了对比分析。结果表明,气垫层的加入,将使聚合物熔体的压力降减低20%～40%;使流道出口处的速度场分布均匀,速度场的最大值下降约50%;气垫区聚合物的自由流动还将对共挤出界面的形状和位置有一定的影响。     

气体辅助注塑成型充填数值模拟及其实验对比

气体辅助注塑成型的数值模拟能够为实际的生产提供指导作用,故模拟结果的准确性尤为重要。在深入剖析用中面模型与三维实体模型这两种方法进行气辅注塑成型充填过程模拟原理的基础上,对于具体的试样分别用这两种模型进行模拟,同时设计实验与这两种模型的模拟结果进行比较,发现在熔体的预注塑量为95%时,两种方法模拟的结果均与实验结果较好符合,但在熔体的预注塑量在90%和85%时用中面模型对气道采用圆管等效的方法计算出来的气体前峰穿透位置与实验值相差较大,而此时用三维实体模型进行的三维模拟结果与实验结果能较好地吻合。     

气体辅助注射成型聚丙烯的多层次结构

用扫描电镜(SEM)观察了气体辅助注射成型(GAIM)和常规注射成型(CIM)等规聚丙烯(iPP)在不同部位的结晶形态。发现CIM试样的"皮-芯"结构不明显,而GAIM试样在不同部位则形成了包括球晶、串晶和取向片晶,进而表现出明显的多层次结构。在结晶形态分析的基础上,初步探讨了GAIM制品多层次结构的形成机理。     

气体辅助注射成型PC/PE共混物的形态

通过扫描电镜(SEM)对气体辅助注射成型(GA IM)PC/PE共混物制品相形态的观察,发现作为分散相PC的形变规律与在常规注射成型(C IM)制品中的情况有很大差异。在形态分析的基础上,探讨了气体穿透对气体辅助注射成型制品形态的形成和形态分布影响的机理。     

塑料微管气辅挤出中内气垫层气体的影响

塑料微管尺寸极小,挤出时熔体离开口模时仍为熔融态,内气垫层气体离开口模后仍在微管腔内流动,会对微管成型产生影响。为此,建立了考虑塑料微管腔内气体流动的双气垫层气辅挤出模型,重点分析内气垫层气体离开口模后的流动对微管成型的影响。通过对管壁内外双层气垫层作用下微管挤出成型过程的有限元数值模拟和实验研究,得到了微管型貌、速度、压力降和第一法向应力差等分布。分析表明,当气体离开口模后,由于外气垫层气体离开口模后进入空气中瞬间减压,而内气垫层气体离开口模后进入微管腔内,仍有一定压力,致使微管管壁内侧气压较外侧气压更大,从而导致微管直径逐渐增大;熔体在口模出口处及出口模后,均有第一法向应力差的产生,分析表明,这与微管形貌、壁厚、流速及压力降等的变化存在较大的关联。考虑了微管腔内气体流动的几何模型更符合实验中当气体压力较大时微管壁面出现凹凸波纹现象,口模出口处微管管壁迅速变薄及口模外部微管管壁逐渐变薄的现象。     

基于气液两相流的聚合物气辅挤出数值模拟

为了更准确地反映气辅挤出中气体对熔体成型的影响机理,建立了气液两相流模型,对不同气压作用下的熔体挤出成型进行了有限元数值模拟,得到了气辅作用下熔体的流速、压力降和第一法向应力差等分布。与完全滑移边界条件的模拟结果对比发现,基于气液两相流的气辅挤出,熔体的流速、压力降和第一法向应力差等物理场均存在较大变化。实验也验证了熔体挤出成型受气压的影响较大。对模拟和实验结果分析表明,气体的辅助作用对熔体产生的第一法向应力差,是造成熔体流速、压力降和成型产生变化的主要原因。而这些是以完全滑移边界条件气辅模拟方法无法体现出来的。因此,气辅挤出模拟需要考虑气体层对熔体成型的影响,并且在实际气辅挤出加工中,需要合理地设置气压等工艺参数。     

钛合金粉末注射成形工艺参数的优化

采用正交试验法系统研究了注射压力、注射温度、注射速度、模具温度及其交互作用对注射成形坯质量的影响.经过直观分析和方差分析,评价了各参数对生坯质量影响的显著程度,优化了注射成形参数.试验结果表明:注射压力、注射温度、模具温度及注射压力与注射温度的交互作用对生坯抗弯强度影响显著,注射压力、注射温度、注射速度及注射压力与模具温度的交互作用对生坯密度影响显著.注射压力增加,生坯密度和抗弯强度都增大;注射温度提高,生坯密度降低,注射温度在155～160℃之间时,生坯抗弯强度变化不大,超过160℃时抗弯强度明显降低.模具温度和注射速度分别为30℃和40%时,生坯密度和抗弯强度达到最大值.尺寸为6.38mm×6.38mm×48mm长方体生坯的最佳注射参数为:注射压力100MPa,注射温度160℃,注射速度60%,模具温度30℃.     

气体辅助注射成型聚苯乙烯制品的双折射

利用偏光显微镜结合补偿器方法测定了气体辅助注射(GAIM)聚苯乙烯制品中双折射分量Δn和nθθ-nrr的径向分布。结果表明,Δn与nθθ-nrr在模壁附近均具有最大值并下降,当降低到一定值时Δn值朝向气道方向变化较小,而nθθ-nrr值在气道附近呈上升趋势。通过与常规注射成型(CIM)对比,初步探讨了GAIM特殊的流场和保压行为对制品双折射分布的影响。     

微注塑成型流动中熔体壁面滑移的研究

基于宏观熔体流动的基本理论及其流动过程中壁面滑移机理的分析,针对微注塑成型模具中熔体充模流动时的壁面滑移行为,建立了微小通道中高聚物熔体流动的壁面滑移理论模型。并用数值模拟方法,对不同滑移系数时微小通道中熔体的壁面滑移对流动速度、熔体压力等的影响进行了研究。结果表明,微小通道中的壁面滑移可使壁面处熔体的流动速度增加,压力损失减小,有利于熔体的充模流动。