柳和生
,
卢臣
,
黄兴元
高分子材料科学与工程
以T型异型材为例,设计加工气辅口模并完成了整个气辅挤出实验装置的装配与调试.利用建立的实验装置对气辅挤出过程中气体压力、气阀和螺杆开启顺序对顺利实现气辅挤出的影响,以及气辅对口模压降、挤出胀大、挤出物表面质量和挤出流率的影响等进行了研究,并将研究结果和传统挤出实验研究及数值模拟进行了对比分析.研究表明,气压过低难以形成稳定的气辅挤出,气压过高则挤出物表面质量差;先开启气阀,再启动螺杆时易形成气辅挤出,反之则不然;气辅挤出可基本消除挤出胀大,减小挤出口模压降,改善挤出物表面质量并提高挤出流率.
关键词:
气体辅助挤出
,
挤出成型
,
塑料异型材
,
实验研究
孔倩
,
欧阳洁
,
张文彬
,
王建瑜
材料科学与工程学报
为了精确描述气体辅助充填成型中气体穿透推进过程,研究各工艺参数对成型结果的影响,本文基于气体穿透机理的研究分析,将三明治成型理论应用于气辅成型.以矩形平板型腔为例,结合Hele-Shaw流动模型,建立了气辅充填成型首次气体充填过程的压力控制方程和气/液交界面运动方程,对其应用有限元进行数值模拟.对气辅成型气体穿透过程及其基本规律和各工艺参数对成型结果的影响进行了分析和讨论.箅例结果表明:三明治成型理论应用于气辅成型所建数学模型能较好地揭示气体穿透推进过程的基本特征,并可作为气辅成型过程与实验手段相辅相成的研究工具.
关键词:
气体辅助充填成型
,
工艺参数
,
有限元法
,
气体穿透
柳承德
,
梁继才
,
李义
,
管东波
,
程小峰
高分子材料科学与工程
以气辅成型制品结构设计为研究对象,采用数值模拟和物理模拟的研究方法,分别对矩形和半圆形气道的气辅成型制品进行了设计研究,达到了减小气指缺陷程度的设计目的.在数值模拟实验中,采用Catia软件进行三维实体造型,采用Moldflow软件进行数值模拟流动分析;在物理模拟实验中,设计了160 mm×140 mm2的平板件,选取不同尺寸的十字交叉型气道,研究气道形状对气指缺陷的影响.结果表明,半圆形气道气辅成型制品的气道半径与制件板厚的比值存在一个最佳值范围;正方形气道的气指程度最大.
关键词:
气体辅助注射成型
,
气道设计
,
数值模拟
,
物理模拟
戴乐阳
,
李经宏
机械工程材料
对某油轮爆裂的辅锅炉过热器管进行了成分分析、力学性能测试和显微组织观察,以找出其爆管的原因.结果表明:因锅炉长期超温运行,致使钢管基体组织珠光体球化、并产生严重的蠕变损伤；管内壁存在的结垢层加剧了过热器管的过热并促进其爆裂.
关键词:
锅炉
,
过热器管
,
爆管
,
珠光体球化
,
蠕变
余忠
,
黄益宾
,
章凯
,
董添文
,
李厅
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.03.021
将气体简化为广义牛顿流体,并作为单独的内外两层,针对管材型气辅挤出口模,建立了二维有限元模型,并进行了数值模拟,研究了气体流量对口模出口处剪切速率、熔体速度及口模流道中心处熔体压力的影响.研究表明,当气体流入口模流道内,聚合物熔体在口模出口处厚度为-0.85～0.85 mm剪切速率为零,为促使聚合物熔体既满足表面质量不因剪切速率不均引起表面质量缺陷,又满足在厚度方向的尺寸要求(即2 mm),故需将聚合物熔体与气体相汇处的流道沿厚度方向扩大0.3 mm;同时也为了进一步降低因速度梯度大而引起的表面质量缺陷,文中进气体流量为2.512×10-3 m/s最佳.因此,当气体作为一种辅助工艺引入到聚合物挤出成型当中,需在两相流相汇处流道沿厚度方向预留足够的空间(本文是预留制品厚度的20％的尺寸)以满足制品的尺寸及表面质量要求.
关键词:
聚合物熔体
,
气体流量
,
管材
,
气辅挤出
,
数值分析
任重
,
黄兴元
,
柳和生
,
邓小珍
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.03.019
为了更准确地反映气辅挤出中气体对熔体成型的影响机理,建立了气液两相流模型,对不同气压作用下的熔体挤出成型进行了有限元数值模拟,得到了气辅作用下熔体的流速、压力降和第一法向应力差等分布.与完全滑移边界条件的模拟结果对比发现,基于气液两相流的气辅挤出,熔体的流速、压力降和第一法向应力差等物理场均存在较大变化.实验也验证了熔体挤出成型受气压的影响较大.对模拟和实验结果分析表明,气体的辅助作用对熔体产生的第一法向应力差,是造成熔体流速、压力降和成型产生变化的主要原因.而这些是以完全滑移边界条件气辅模拟方法无法体现出来的.因此,气辅挤出模拟需要考虑气体层对熔体成型的影响,并且在实际气辅挤出加工中,需要合理地设置气压等工艺参数.
关键词:
气辅挤出
,
聚合物
,
两相流
,
气体压力
,
数值模拟
周文彦
,
周国发
复合材料学报
基于传统共挤成型技术,提出一种先进的气辅多层共挤精密成型技术.研究表明,气辅共挤成型技术不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制,而且还起到明显的节能降耗的效果.通过建立的稳态有限元数值算法,对传统共挤成型和气辅共挤成型的成型过程和离模膨胀过程进行了系统的对比分析研究,并探讨了气辅共挤成型消除整体离模膨胀的机制.结果表明,多层共挤成型芯壳层熔体的离模膨胀是由黏弹性熔体的二次流动引起,主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度.熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关,而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小成正比.气辅共挤成型的气辅口模段可通过气垫膜层的壁面完全滑移作用,有效减小或消除芯壳层熔体的第一和第二法向应力差,使其二次流动消失,从而达到消除口模整体离模膨胀的目的.因此,气辅多层共挤精密成型技术能精确地控制共挤成型的复合产品最终外形和尺寸与挤出口模的形状和尺寸完全相同.此外,研究结果还表明气辅共挤成型的挤出压力相对传统共挤成型可降低约30%以上.
关键词:
黏弹性
,
气辅共挤成型
,
数值模拟
,
离模膨胀
,
机制
黄益宾
,
柳和生
,
黄兴元
,
徐磊
高分子材料科学与工程
以一矩形截面共挤型材为例,采用Gesekus本构方程和Navier滑移模型建立数值模型,使用EVSS、SU等有限元方法对气辅共挤和传统共挤时两种聚合物熔体在口模内外的等温粘弹流动做了三维数值模拟,得到了气辅共挤和传统共挤时的挤出胀大率、速度场、应力场及剪切速率分布.对模拟结果进行了分析和时比,结果表明,气辅共挤能消除挤出胀大和模外熔体偏转流动现象;气辅共挤时两相熔体的速度场均匀一致,熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;熔体表面的切向和法向应力为零,因而可有效提高挤出速率,并防止制品表面"鲨鱼皮"现象的出现.
关键词:
挤出胀大
,
气辅共挤
,
粘弹流动
,
有限元方法
,
三维数值模拟
