双面覆膜与纤维含量对MIM/IMD工艺翘曲变形及力学性能的影响

提出纤维增强微孔发泡双面覆膜模内表面装饰复合成型新方法(GF-D-MIM/IMD),通过在基材中加入玻璃纤维增强相(GF)提升产品力学性能;通过在模具型腔两侧覆膜平衡单面覆膜产生的不均匀温度场,从而降低泡孔分布不均及制品翘曲变形。以拉伸样条为研究对象,采用数值仿真方法,通过在单面覆膜(S-MIM/IMD)、双面覆膜(DMIM/IMD)2种工艺方法中分别添加不同含量纤维,分析气泡半径、数量密度分布规律,探究双面覆膜与纤维含量对成型制品翘曲变形及其力学性能影响。结果表明,相较于S-MIM/IMD,GF-D-MIM/IMD工艺过程中的双面覆膜能有效平衡非对称温度场;纤维含量为20%(质量分数,下同)时,气泡平均半径最小,样条中平均气泡数量密度最大;随着纤维含量增加,拉伸模量与剪切模量呈倍数增长、泊松比呈现先减小再增大的规律。

非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺的翘曲变形

以拉伸试验样条为研究对象,采用正交试验设计与流动仿真计算,对非对称温度场下微孔发泡模内表面装饰复合成型工艺(MIM/IMD)中制品翘曲的影响因素进行分析,获取翘曲变形最小的最佳工艺参数组合。并对4种注射成型工艺(MID/IMD、IMD、MID、CIM)分别在X、Y、Z方向的翘曲变形仿真结果进行对比,分析不同成型工艺的翘曲变形在不同方向上的变化、泡孔半径及密度,探究微孔结构及分布对翘曲变形的影响规律。结果表明,熔体温度210℃、注射速率55 cm^(3)/s、充填体积98%、超临界N_(2)浓度0.2%(质量分数)、冷却时间40 s时,翘曲最小,翘曲变形最大减少3.414 mm;采用发泡工艺对制品的翘曲有一定的抑制作用;非对称温度场导致覆膜侧的泡孔尺寸及密度大于非覆膜侧,且温度较非覆膜侧高,使样条覆膜侧收缩变形慢于非覆膜侧,从而导致样条两侧产生具有向非覆膜侧内凹卷曲趋势的不均衡翘曲变形。