微注射成型聚合物熔体流变和充填性能研究进展

介绍了影响微注射成型过程中流变和充填性能的主要因素,重点综述了近年来国内外关于这些影响因素的相关研究情况及进展,同时对该领域今后发展趋势和研究热点进行了展望。     

注射成型中聚合物熔体充填流动的数值模拟

在建立聚合物熔体充填三维流道—浇口—型腔系统的数学模型的基础上,采用混合有限元/有限差分方法求解,并对入口结点的压力计算以及熔体前沿推进时时间步长的确定准则作了修改。编制程序实现提出的算法,给出两个算例说明数值模拟的结果。     

微注射成型与微分注射成型技术

综述了国外微注射成型设备的发展历史,国内微注射成型设备的最新进展以及国内学者在微注射成型基础理论领域的研究进展,对现有微注射成型技术进行了系统地比较;提出了一种微型制品成型的新技术--微分注射成型技术,阐述了基于熔体泵的微分注射成型的成型机理,提出了一种利用常规注塑机进行微制品高效注射成型的实施方法。     

注射微泡成型熔体固化过程数值模拟

通过研究微孔塑料注射成型熔体固化过程,基于合理的假设并进行必要的简化,建立了熔体固化过程的数学模型。采用有限元/有限差分耦合法对模型进行求解,预测固化过程型腔内的压力分布,以帮助注射成型加工人员确定工艺参数,提高第一次试模成功率。     

微注射成型工艺及装备研究进展

阐述了微注射成型技术的研究进展,比较了微注射成型技术与传统注射成型技术的不同要求,重点分析了微注射成型工艺及其装备的主要特点及研究现状,并基于熔体微分原理,提出了具有自主知识产权的微分注射成型技术及装备。发现采用微分注射成型创新技术,可以用1台微分注射成型装备达到多台微型注塑机的效果,最终实现微塑料制品高效率、低成本、大批量的生产。     

注射成型多模腔充填不平衡现象的产生机理（Ⅰ）——模具流道系统中熔体流动行为的研究

利用多型腔“H”型流道系统，在高速和低速两种充填条件下，对注射成型多模腔充填不平衡现象的产生机理进行研究。通过理论分析提出了充填不平衡现象产生机理的假想模型，介绍了采用动态和静态两种可视化方法进行实验验证的过程。阐明了流动剪切生热和冷却过程所导致熔体在流道截面内温度分布的改变以及经过流道分岔后不对称，并最终导致型腔不均衡充填的内在机理。同时利用CAE软件Moldflow计算并分析了该充填过程，通过与可视化实验研究结果对比，为合理使用CAE软件提供帮助。     

陶瓷微注射成型技术的研究与进展

本文介绍了陶瓷微注射成型工艺过程的新特点和新技术;探讨了陶瓷微注射成型充模流动模拟所采用的理论模型及其应用研究现状;最终指出微注射成型技术研究应该着重于陶瓷微注射模拟新方法、微尺寸型腔内的流动机理、微型零件的质量控制方法、微注射成型工艺和设备研制上.     

塑料注射成型中注射压力和熔体温度的快速预测

从黏性流体力学的基本方程出发，引入相关假设与简化，提出一种简化的注射流动计算模型，并采用有限差分法进行求解。在给定工艺参数（注射时间、注射温度、模具温度等）的条件下，该模型能快速、有效地预测塑料注射成型过程中的注射压力和最低熔体温度。最后，以一个数值算例来验证本文建立的预测模型和求解算法，其预测的注射压力和温度与CAE分析结果基本吻合，存在一定误差，而计算时间仅为CAE分析的0．03％。     

微注射成型中聚合物熔融塑化技术

阐述了聚合物熔融塑化技术在微注射成型中的重要性,比较、分析了当前出现的柱塞式塑化、螺杆式塑化、电磁动态塑化及超声塑化等4种聚合物的熔融塑化方式,展望了未来微注射成型中聚合物熔融塑化技术的发展趋势。     

微注射成型工艺的实验研究

设计了微注射模具的变温系统,加工了通道宽度分别为500μm和100μm的哑铃形微型腔。在此基础上,基于Taguchi实验设计方法进行了成型工艺实验。结合微尺度下熔体充模流动理论及微尺度效应,研究了工艺参数及其交互作用对微结构塑件成型质量的影响规律。实验结果表明,随着微结构塑件特征尺寸的减小,注射压力和模具温度对填充率的影响明显增强;熔体温度对填充率的影响程度有所增加;注射行程对填充率的影响程度有所降低;保压压力和保压时间对填充率的影响相对不明显。     

微注塑充模过程中壁面滑移对熔体流动影响的研究*

针对微型塑料件注塑充模过程中,壁面滑移对流动的影响不可忽略的情况,运用流体分析软件Fluent,以微阶梯圆形截面通道为模型,在考虑和不考虑壁面滑移的情况下,对微注塑充模流动过程中壁面滑移的影响进行了数值模拟。分析了细通道近壁面处熔体的剪切速率和黏度,发现考虑壁面滑移时近壁面处的剪切速率略大,黏度略低。研究了熔体在粗通道和细通道中沿径向的流动速度和温度分布,以及沿微通道流动方向上的压力分布。结果表明,考虑壁面滑移时熔体流动速度较大,与壁面接触的熔体流动速度不再为零,且微通道截面尺寸越小,这种现象越明显;考虑壁面滑移时近壁面处熔体温度略高,并且粗通道中的这种现象更明显一些;壁面滑移对微通道中的压力分布几乎没有影响。总体而言,壁面滑移有利于微注塑充模。     

模壁温差对水辅共注成型不平衡充填流动的影响

模拟研究了模壁温差干扰对分支形模腔不平衡充填流动的影响,揭示了其产生机理。研究表明:前沿穿透不平衡充填流动是由各分支前沿穿透流动阻力的不平衡而诱发,前沿穿透流动阻力具有自平衡特性是抑制不平衡充填流动的前提条件。在模壁温差干扰下,若芯壳层相黏度比大于1,芯层相前沿穿透流动阻力具有自平衡特性,使其前沿穿透始终处于平衡充填流动状态,若芯壳层相黏度比小于1,芯层相前沿穿透流动阻力不具有自平衡特性,使其前沿穿透始终处于不平衡充填流动状态,其不平衡充填程度随着模壁温差干扰增强而加剧,当模壁温差达到7℃时,水的前沿穿透出现单边充填流动状态。     

注射成型中的熔体温度均匀性研究

注射成型中的熔体温度均匀性直接影响注射制品的最终质量，熔体温度均匀性的大小与螺杆设计，加工工艺条件关系密切，对不同工艺条件和螺杆几何参数时的轴向温差进行了测量，并讨论了轴向温差的形成机理及其与加工工艺条件和螺杆参数之间的关系。     

微流道中聚合物熔体的流变特性及其数值模拟

在构建表征微尺度下熔体流变特性的勃度模型基础上,通过分析ABS熔体在不同注射温度、不同截面尺寸微流道中的压力分布,对微注射成型过程中聚合物熔体豁度变化对填充过程的影响规律进行了研究。数值模拟结果表明,在微流道中熔体的微尺度豁度小于传统勃度,且随微流道截面特征尺寸的减小而成比例减小;熔体速度分布随微流道截面特征尺寸减小而趋于均匀。     

三维注射成型流动模拟的研究

介绍了一种基于三维模型的注射成型流动模拟的数学模型和数值实现，把速度和压力同次插值方法成功地应用到三维注塑模拟的计算中，从离散的动量方程中找出压力和速度的关系，然后代到连续性方程中得到压力方程。用三维控制体积法追踪流动前沿，并通过算例分析来说明三维模型的有效性。     

聚合物多相分层充模流动成型的粘性包围形成机理数值分析

基于聚合物多组分成型技术的工程背景，建立了全三维非稳态非等温多相分层充模流动的理论模型，提出了求解理论模型的稳定高效的数值算法。通过数值模拟，给出了不同流变性能参数、过程条件下多相分层充模流动成型时的粘性包围形成过程和其形貌的定量对比。在此基础上，通过理论分析，揭示了粘性包围的产生机理，并研究了流变性能参数和过程条件对分层界面形貌和粘性包围影响的规律性关系。模拟研究表明，模拟结果与Bamin Khomani等的实验研究结论相吻合。     

RIM充模过程中流动行为研究

本文采用无化学反应的低粘度流体进行ＲＩＭ充模过程的冷态模拟研究。考察了充模过程中的基本流动行为。对稳定铺展流、失稳流、射流和绕流等各种充模现象进行了描述、分析，并提出了各种流动行为的判别准则。     

塑料充模流动粘性模型研究

对多种塑料在不同温度下的剪切速率一稳态剪切粘度数据进行Cross粘性模型参数拟合，得到了表征材料粘度的模型参数(B，Tb，τ^*，n)。其拟合效果良好，能较准确地描述塑料熔体在一定剪切速率和温度范围内的粘流特性，为工程计算和塑料熔体模流分析提供了数据支持。结果表明，该方法有较广泛的适用性。     

井下高水率快凝充填材料性能及应用研究

为了提高矿山充填开采的充填率和井下安全施工,以及减少岩层的沉降量,河北省煤科院研发出一种高固水充填材料,在煤矿生产中的各种应用情况进行了仔细的研究,高水率快凝充填材料浆体具有固水率高和良好的抗渗性能,可很好的满足井下充填开采和防治水的需要,并且在井下瓦斯防治、煤层注水封孔以及U型钢支架壁后加固等井下安全及抢险等方面均具有良好的应用效果。