疏水性微结构聚合物的高效注塑成形制备

针对微结构聚合物元件的高效成形制备,本工作采用金刚石砂轮在钛硅碳陶瓷模芯表面精密磨削加工出V形沟槽阵列结构,通过微注塑成形工艺将模芯表面的微结构快速成形复制到聚合物工件表面,实现微结构聚合物元件的批量化与制造,研究不同微结构尺寸对微结构聚合物表面疏水性的影响。结果表明,通过微细磨削加工技术和微注塑成形工艺,能够高效快速制备出微结构聚合物元件。微结构聚合物工件表面接触角随V沟槽间距的增加而逐渐减小,当V沟槽深度为150μm时,表面接触角可达123.19°。聚合物工件表面质量越高,其表面疏水性能越好。

基于联合仿真的短纤维增强聚合物共混挤出-注塑成形全流程模拟

短纤维增强聚合物广泛应用于汽车、电子、机械等领域,共混挤出和注塑成形是其最常见的制备和成形工艺。现有共混挤出与注塑成形的模拟仿真存在材料和工艺信息孤立、产品优化协同困难的问题,难以满足聚合物产品高端化与定制化的发展需求。文中提出了一种短纤维增强聚合物共混挤出-注塑成形过程的联合仿真方法,建立共混挤出过程全区域流场计算模型,基于流场模拟实现纤维断裂和纤维长度分布模拟,在此基础上,建立考虑纤维含量的流变与压力-比容-温度(PVT)模型计算材料等效热力学参数,通过模流-结构性能求解注塑拉伸试样的纤维取向与弹性模量分布,实现共混挤出-注塑成形全流程模拟。纤维质量分数为20%,30%和40%的玻纤增强尼龙6注塑拉伸试样弹性模量实验与模拟结果相对误差分别为9.94%,8.32%和3.72%,验证了联合仿真的准确性。

微注塑成形中熔体充模流动分析及其数值模拟

借鉴宏观熔体的流变学理论和建模技术,针对微尺度流道中的聚合物熔体流动特性,采用模型修正方法,建立反映微小通道中熔体流动特性的理论模型。同时,应用数值模拟方法,研究微尺度粘度、壁面滑移和熔体与模具间的表面传热系数对微小熔体流动的影响关系,并与相关试验数据进行比较。结果表明,微流道中的熔体粘度明显小于传统理论下的粘度值,且与微流道的特征尺寸成正比。随微流道特征尺寸减小,滑移系数也明显减小,壁面滑移速度则增大。考虑局部表面传热系数时微流道中的熔体温度分布具有尺寸效应。微尺度流道中的熔体流动行为与宏观熔体有许多不同。

全三维注塑成形流动模拟有限元模型的研究

注塑制品往往具有复杂的几何形状,存在着壁厚的差异。三维流动模型比二维模型能更准确地模拟出熔体充模流动的情况。提出了一种基于全三维模型的注塑成形流动模拟的数学模型和数值实现方法,把速度和压力同次插值的方法成功地应用到三维注塑模拟的计算中,采用三维控制体积追踪塑料熔体的流动前沿,在温度场计算中,全面考虑了对流项在各个方向的影响,使模型的适用范围更广,结果更准确。在此基础上开发了相应的软件,可以计算熔体充模过程中的压力场、速度场和温度场等。实验验证和算例分析说明了三维流动模型的有效性。

微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动影响的研究

分析了微尺度下熔体壁面滑移机理,研究了微注塑成形中壁面滑移对熔体充模流动行为的影响。利用有限元方法进行数值模拟,确定了不同特征尺寸微通道中熔体的滑移系数,分析了入口剪切速率和长径比与滑移速度之间的关系。研究结果表明:壁面滑移使熔体速度曲线趋于平滑;当熔体入口速率一定时,其壁面滑移速度随微通道特征尺寸的减小而减小;入口剪切应力相同时,壁面滑移速度随微通道的长径比的增大而增大。

注塑成形中流动与冷却的耦合分析

分析了传统模拟方法中温度边界条件的缺陷,提出了用耦合方法确定模具、熔体传热问题的边界条件。用有限元求解模具温度场、有限差分求解塑料熔体温度场,在界面上用超松弛方法更新边界温度,重新计算模具、塑件熔体的传热问题,直到收敛。保存脱模后模具温度状态并作为下一周期模拟的初始条件、边值条件。注塑成形中流动与冷却的耦合分析方法可以模拟瞬态、多周期及更复杂的传热问题。

注塑成形模拟技术在模具设计中的应用

在一模多腔的注塑模具设计中,合理地设计分流道和浇口的尺寸,保证塑料熔体以相同的成形压力和温度,在同一时间充满型腔一直是设计的重点和难点。以非自然平衡浇注系统为重点,阐述了浇道和冷却系统的优化算法以及如何利用华塑三维模拟成形分析软件进行流动模拟和工艺优化。

注塑成形CAE系统分析模型研究

目前共有4种分析模型应用于注塑成形CAE系统:1维分析模型;2·5维中面分析模型;2·5维双面网格分析模型;3维实体分析模型。详细讨论了2·5维中面分析模型,2·5维双面网格分析模型和3维实体分析模型3种分析模型的优缺点,并通过理论分析和实例模拟结果的比较,研究了不同分析模型对注塑分析结果的影响,提出了在使用CAE系统中选择分析模型的规则。

结晶性塑料制品注塑成形质量在线监测方法研究

结晶性材料的结晶度与塑料制品质量有紧密联系。利用电容传感器的物理特性,通过测量注塑成形过程中的结晶度来实现制品质量的在线监测,重点研究了熔体温度、注塑压力、注塑时间及保压压力对结晶度的影响机制,同时分析了工艺参数结晶度力学性能的关系,设计并制造出了一套注塑模具进行试验验证。试验结果表明,随着结晶度的增大,注塑件的拉伸强度和弯曲强度随之增大,通过调控工艺参数,能有效控制制品的结晶度,进而得到优良力学性能的注塑制品。

塑料弯管的注塑成形工艺优化

结合Moldflow软件的最佳浇口、成形窗口、试验设计(DOE)等分析功能,分析90°塑料弯管的注塑成形工艺。对影响其注塑成形过程中的熔体温度、模具温度、注射时间以及制品厚度4个参数进行了优化分析,并最终得到了优化的工艺条件。结果显示,对于不同的实验目标,各个因素的影响程度不同;对于90°塑料弯管来说,熔体温度对其成形质量的影响相对比较大。

塑料制品设计与注塑成形工艺对塑料电镀的影响

为保证塑料电镀的质量 ,提出了符合塑料电镀要求的塑料制品设计原则 。

陶瓷注塑成形工艺的研究

本文探讨了陶瓷材料的注塑成形工艺过程,研究了成形过程中各种参数对陶瓷零件成形的影响。用此工艺方法可制造结构复杂、尺寸稳定,强度分散性小的零件。研究结果表明,陶瓷注塑成形工艺是一种先进的陶瓷零件成形加工方法。

三维注塑成形模拟系统的研究和应用

注塑模CAE技术主要在两个方面体现了现代制造技术的优势,首要的是封闭型腔内的熔体流动成形过程分析,其次是满足成形工艺参数的模具及注塑机的机构运动控制分析。由于塑料熔体的非牛顿性以及注射流动过程的非稳态、非等温性,采用计算机模拟熔体成形过程具有很大的难度。虽然各国研究的单位很多,但最终形成了有影响的商品化系统的屈指可数。华中科技大学模具技术国家重点实验室承担的塑料注塑成形过程仿真项目于1996年通过部级鉴定,“九五”期间在国家自然科学基金和其他课题基金的资助下,该项目不断改进、应用和推广,经历了从二维分析到三维分析,从局部试点到大面积推广应用的历程。经过10余年的努力,通过采用一系列独创的算法,华中科技大学模具技术国家重点实验室开发出独具特色的三维注塑成形仿真系统HSCAE3D,这套软件系统反映了国内注塑模CAE技术的较高水平。本文结合HSCAE3D的软件技术,介绍了三维注塑成形模拟系统的关键技术与应用情况。

塑料蜗杆的注塑成形及模具的设计与制作

本文以一个实例介绍了塑料蜗杆的注塑成形模具的设计制作及注塑成形工艺的要点。

注塑成形过程仿真系统的研究和应用——2002年度中国机械工业重大科技进展发布项目

论述了注塑成形过程仿真系统HSCAE3D的关键技术、创新点和所取得的技术效果 ,介绍了HSCAE3D系统的应用情况和取得的经济效益。试验和实践证明 ,HSCAE3D系统为注塑制品和模具的虚拟制造奠定了坚实的理论、技术基础 ,构成了注塑制品成形质量全面控制的核心技术。

模型简化对注塑成形模拟分析结果的影响

以某型笔记本电脑前盖板的注塑成形过程模拟为例,采用Moldflow对比分析了网格模型的简化对注塑成形流动、冷却和翘曲变形模拟结果的影响。对比分析表明,除了被删除小几何特征处的充填不足、气穴和熔接线模拟结果外,模型简化基本不影响其他模拟结果,但可以缩短70%的模型准备时间和50%的计算时间,从而快速提高整个分析进度。

国外注塑模具及注塑成形的发展动向

塑料材料被认为是20世纪材料革命的主流,是21世纪三大材料(钢铁、塑料、新陶瓷)的支柱之一。在塑料成形加工工艺中,注塑成形所占比重很大。从日常用品到电子、航天航空、生物、医疗等高科技产业方面都有极其广泛的应用。于华同志往1985～1989年期间先后在日本山梨大学、JVC 及日本汽车公司下属企业从事电加工、注塑模具及成形工艺的研究与学习。为了掌握国外有关这方面的先进技术,本刊特邀于华等同志从这期开始,陆续发表有关这方面的文章,供广大读者借鉴。

漫谈LED支架注塑成形

随着LED产品的逐步推广，LED产品及其相对普通光源的节能．绿色环保及长寿命等优势已为越来越多的人所熟知，但对于LED支架这一LED产品的重要部件，了解它的人却不是很多，更不用说有关它的成形技术了。为此，本刊邀请了几家可提供LED支架注塑成形技术的优秀厂商代表：JSW日制钢塑料机贸易（上海）有限公司的何欣凯先生。杭州爱科机械有限公司营销总监徐红亮先生以及大禹机械有限公司总经理杨茂荣先生，就LED支架的注塑成形为我们解疑答惑。

注塑成形制品的结构设计

注塑成形用树脂材料无论是物理性质还是化学性质都与金属材料不同,塑料制品的注塑成形方法也与金属切削加工不同,受到材料、模具及成形条件等很多因素影响。因此,注塑成形制品的设计也是不同的。注塑成形制品的设计主要应从树脂特性和模具加工两方面考虑。本文根据自己的工作实践,并结合有关资料从树脂特性方面论述保证注塑制品的精度、强发及使用性能等的设计方法。