聚合物气辅共注成型工艺的实验研究

针对气辅共注成型中多相分层流动存在着各分层界面应力间的相互耦合,使得其成型过程具有特殊的流动输运规律和动力学特征,对气辅共注成型工艺进行了系统的实验研究。通过实验研究了熔体注射温度、气体填充量和气体延迟时间3种工艺参数对气辅共注成型的影响规律,并在此基础上通过理论分析揭示了工艺参数对气辅共注成型的影响机理。     

工艺参数对气辅共注成型过程影响的实验研究

对先进的气辅共注成型工艺进行了系统的实验研究,研究了熔体注射温度、气体压力这两种工艺参数对气辅共注成型气体和芯层熔体穿透形貌的影响规律,并基于聚合物流变学和流体动力学揭示了这些工艺参数对成型过程的影响机理。结果表明,随着芯层熔体温度升高,芯层熔体的黏度会减小,流动阻力减小,使得气腔的穿透深度减小,而穿透宽度和穿透厚度则增大,但芯层熔体的穿透长度变化不明显；随着注气压力增大,气体的穿透深度、穿透宽度和穿透厚度均增大。     

气辅共注射成型工艺的实验研究

通过对现有注塑、气辅设备的改造,时气辅共注射成型工艺进行了实验研究。考察了材料流变性能、注射量和气体注射延迟时间对材料层厚分布及气体在熔体中穿透的影响规律。实验表明,芯皮层材料层厚分布主要受芯皮层熔体粘度比和芯皮层注射量的影响;气体在熔体中的穿透主要受熔体的总注射量和注气延迟时间的影响。     

气辅成型过程气体穿透行为

对气体辅助注射成型过程在不同工艺参数设定下的气体穿透行为进行研究,通过实验对延迟时间、熔体的注射量,以及延迟时间与注射压力间的交互作用对气体穿透长度的影响进行了讨论,并对“无进气点”进行了讨论分析。     

工艺参数对聚合物气辅共挤成型的影响

利用流体力学有限元分析软件对二维气辅共挤出过程进行数值模拟,研究各工艺参数对聚合物气辅共挤成型的影响.结果表明,速度场的峰值和压力峰值会随着流量的增加而增加;气辅共挤时熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;气辅共挤可以有效提高挤出速率,防止制品表面的"鲨鱼皮"现象.     

气辅共注成型充模流动过程全三维数值模拟

根据流体体积法思想，各变量场由多相分层流动的各相可通过体积加权平均求得，把气体视为一种拟流体，首次建立了气辅共注成型过程的理论模型。该模型较真实地反映了气辅共注成型的多相分层流动充模过程，克服了传统气辅注射成型中气相处理的弊端。同时，提出了使用VOF法、罚函数法和SUPG法等方法建立与该模型相适应的全三维数值模拟算法的指导思想，并给出了数值模拟算例。     

气辅共注射成型工艺中气道布局影响的CAE研究

基于气体辅助共注射成型充填过程的控制方程,采用CAE方法研究了气道布局对气体辅助共注射成型工艺的影响。通过对几种气道布局的模拟结果对比发现,采用高粘度皮层低粘度芯层时,气道布局对材料分布影响很大,可以通过更换注射顺序来改善材料的分布;沿着浇口到远浇口模壁布置的气道,成型时所需的注塑压力最小,压力分布也较均匀;气体基本上沿着气道在熔体中穿透。     

过程参数对气辅成型的影响

本文基于Hele-Shaw模型，采用CAE技术，模拟了气辅注射成型中几个重要工艺参数：熔体温度、气体压力、延迟时间、熔体预注射量等对其成型的影响。并用流变学理论进行分析，揭示了各工艺参数对气辅注射成型的影响机理。     

气辅共注成型工艺中气道截面影响的CAE研究

基于气辅共注成型充填过程控制方程和7参数Cross—WLF黏度模型，采用数值模拟的方法研究了气辅共注成型工艺中气道截面的大小对熔体流动、气体穿透与压力分布的影响。采用改进的控制体积／有限元／有限差分法实现对充填过程中多重运动界面的追踪以及压力、温度等场量分布的预测，编写了相应的模拟程序。对气道等效直径分别为5mm、8mm和12mm的矩形板的气辅共注成型充填过程进行了数值模拟。通过对模拟结果的比较发现：随着气道等效直径的增大，气道中的熔体与薄壁区的熔体流速差越来越大，熔体流动的“跑道”效应越来越突出；“薄壁穿透”缺陷由明显到缓解直至基本消除；压力损失越小，压力分布也变得更为均匀。因而在制件设计时，气道截面尺寸宜稍大而不宜过小。     

熔体注射温度对聚合物水辅共注成型过程的影响

水辅共注成型制品质量主要受控于水与芯层熔体的穿透过程,为此研究成型过程参数对水辅共注成型过程的影响规律就显得尤为重要。通过建立的全三维非稳态非等温水辅共注成型过程有限元数值模拟算法与技术,系统研究了芯层熔体注射温度对水辅共注成型水与芯层熔体的穿透过程的影响规律,并揭示了其机理。研究结果表明,芯层熔体和水的穿透深度均随着芯层熔体注射温度增加而增大,且芯层熔体和水的穿透深度与芯层熔体注射温度显线性递增关系,提高芯层熔体注射温度有利于细长塑料制品的水辅共注成型。     

工艺参数对顺序共注成型的影响

基于Hele-Shaw模型，采用CAE技术，模拟了顺序共注成型中几个重要工艺参数——温度、壳层预填充量、注射速度等对其成型过程的影响。并用流变学理论进行分析，揭示了各工艺参数对顺序共注成型的影响机理。     

水辅助共注射成型充填过程的数值模拟研究

基于黏度幂率模型,建立了水辅共注成型充填流动过程的瞬态、纯薪性、非等温的理论模型,并采用有限体积法对水辅共注成型过程进行数值模拟。研究了内外层注射量、内外层熔体流变指数比、注水温度、注水速度、注水延迟时间、内层熔体温度和模壁温度等因素对充填过程的影响规律,并根据流变学理论阐述了其影响机理。     

共注成型制品翘曲变形分析及其工艺参数的优化

基于Hele-shaw模型，通过有限元数值模拟技术，研究了工艺参数对共注成型制品翘曲变形影响规律，并根据注射成型原理揭示了翘曲变形的产生机理。同时，采用正交试验法得到了共注成型最小翘曲变形的最优工艺参数组合，在优化后工艺组合条件下制品的翘曲变形大约减小了40％。     

气体辅助注射成型中气道截面对气体穿透的影响

将各种不同气道截面等效于圆形,引入形状因子来衡量它们偏离圆形的程度。利用moldflow软件对气体在不同构型气道内的穿透过程进行了数值模拟。结果表明:形状因子越大则气体穿透深度越大,对气体辅助注射成型有利。但由于形状因子越大则气道截面偏离圆形越远,不利于形成均匀的熔体壁厚,因此在设计气道截面时,应合理选择形状因子以便获得恰当的气体穿透深度和熔体壁厚。最后还给出了气道设计的一般原则。     

气体辅助注射成型中气道布置及大小对薄壁穿透的影响

将两种不同的气道尺寸,利用Moldflow软件对气体在4种不同布置的气道内的穿透过程进行了数值模拟,结果表明:同样的气道尺寸、不同的气道布置以及相同的气道布置、不同的气道尺寸,其气体的薄壁穿透程度都是不同的。因此在气道设计中,应合理选择气道尺寸和气道布置。最后还给出了气道设计的一般原则。     

基于共注成型原理的多色仪表盖注塑模具设计

介绍了共注成型工艺及设备工作原理,并将其应用于多色仪表盖的成型与模具设计中。通过对塑件材料及结构的工艺性分析,采用多色多模清色注塑方式,布置一模六腔两个模位两个不同的浇注系统,实现1个成型周期中多种色彩塑料3个塑件的同时注射,并利用转盘机构与偏心顶出机构实现先后两个模位成型多色仪表盖并顺利脱模的过程。