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。

激光增材制造工艺参数的研究现状

激光增材制造是采用激光对粉末材料逐线逐面熔合从而形成制件,其加工过程涉及复杂的物理与化学变化,获得的制件性能与众多因素相关,工艺参数是影响制件性能的重要因素,如何调整工艺参数,获得特定功能的制件或优化制件性能是目前该领域的研究热点之一。从试验研究、数值模拟、工艺优化3个方面阐述了国内外学者对激光增材制造工艺参数现有的研究方法及其发展趋势。

选择性激光烧结与注塑成型尼龙6制件性能研究

以经工艺优化后力学性能最佳的SLS成型件与注塑成型件作为研究对象,分析两种成型制件在表面形貌、结晶形态和热力学性能上的差异。结果表明:与SLS成型件相比,注塑成型件具有更低的表面粗糙度和更致密的微观结构;SLS制件结晶形态与原始PA6粉末相似为α态,而注塑成型件结晶形态为γ态;差示扫描量热与热重分析表明,两种成型方法对PA6制件热学性能影响较小;此外,SLS成型制件的抗拉强度比注塑成型制件高39.79%,但其断裂伸长率和断裂能仅为4.73%和1.46 MJ/mm^(3),远低于注塑成型的48.12%和15.12 MJ/mm^(3)。

工艺参数对尼龙6选择性激光烧结制件致密度的影响

针对高性能聚合物尼龙6材料的选择性激光烧结(SLS)工艺,研究了不同激光功率与扫描速度对成型件致密度的影响并进行了工艺优化。实验中激光功率10~50 W,扫描速度1 000~5 000 mm/s,其他工艺参数保持恒定。引入能量密度对激光功率与扫描速度的综合作用进行研究。结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的增大,制件的致密度呈现先增大后减小的趋势;随着能量密度的增加,制件的致密度呈现先增大后减小的趋势。在不同工艺参数下,获得制件的最大致密度为86.74%,此时激光功率为30 W,扫描速度为2 000mm/s,能量密度为0.043 J/mm^2。选定致密度为衡量指标,通过响应面回归分析模型建立了激光功率、扫描速度与致密度的优选工艺图谱,得到最优的工艺参数为激光功率45 W,扫描速度3 465 mm/s,此时预测的制件致密度为88.971%。

粉末床增材制造中粉末分层与熔融行为的研究进展

基于粉末床的增材制造技术在成形复杂形状、性能优异零件上具有显著优势,近年来成为发展最快、应用最广的增材制造技术之一。该过程涉及微观组织演化、介观粉末流动/熔融、宏观应力变形等多个尺度上的复杂行为,对这些行为的深入理解是稳定地成形制造出性能优异零件的关键。本文主要从介观尺度上研究了制造过程中粉末性质和加工条件对粉末流动分层,粉末层质量和加工参数的影响,对粉末熔融行为的研究现状进行了综述。