微孔注射成型過程的數(shù)值模擬研究.pdf

1、微孔注射成型是一種新型注射成型過程。微孔發(fā)泡制品中均勻分布著大量的氣泡，氣泡半徑為5～100微米，與不發(fā)泡的制品相比，具有很多優(yōu)點，比如重量減輕，尺寸穩(wěn)定性更高，擠壓強度、剛度比增大，絕熱絕緣性能更優(yōu)，相比傳統(tǒng)發(fā)泡成品拉伸強度也降低得很少。微孔注射成型也具有周期短且注射壓力鎖模力降低等優(yōu)點。微孔注射成型過程可劃分為四個階段：1)超臨界流體注入聚合物熔體中，形成單相溶液。2)快速降低壓力或溫度，氣體經(jīng)歷熱力學(xué)不穩(wěn)定在聚合物空穴中形成大量的

2、氣泡核。3)氣泡的長大。4)成型定型。由于超臨界流體、氣泡的存在，使得微孔注射成型過程比傳統(tǒng)注射成型復(fù)雜得多。而迄今為止國內(nèi)外對微孔注射成型的研究還極為少見，因此對其成型過程機理研究顯得很有必要。本文的研究工作主要如下： 采用“細(xì)胞單元”(cell unit)建立了泡孔長大的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用流體動力學(xué)理論和擴散定律，描述微泡生長過程中的動量傳遞和質(zhì)量傳遞過程，并在綜合考慮泡孔對熔體密度、粘度的變化的影響以及氣泡生長對熔

3、體流動的驅(qū)動的相互作用影響基礎(chǔ)上，通過與微泡生長方程藕合，建立了描述其成型過程的聚合物非穩(wěn)態(tài)非等溫的準(zhǔn)三維微孔注射成型充模流動過程的理論數(shù)學(xué)模型。 通過采用不連續(xù)Galerkin法，“上風(fēng)法”和以分層控制體積的體積貢獻(xiàn)為權(quán)函數(shù)的加權(quán)平均等有限元穩(wěn)態(tài)離散技術(shù)，建立了與本理論模型相適應(yīng)的高效穩(wěn)態(tài)數(shù)值算法。 通過數(shù)值模擬，研究了微孔發(fā)泡注射成型工藝制品的質(zhì)量與注射工藝參數(shù)、流變參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到了主要工藝參數(shù)和流變參數(shù)對