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《中南大学》 2003年
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MIM充模流动3D计算机模拟

郭剑锋  
【摘要】:本论文在详细分析了金属粉末注射成形(Metal Injection Molding,简称MIM)充模机理的基础上,假定喂料熔体为混合均匀、不可压缩的非牛顿流体,充模流动为层流,依据流体力学和热力学知识,结合实验结果,采用欧拉法列出了完整的求解方程,并给出了相应的边界条件。同时在此基础上,数学分析了采用有限元方法的求解过程,并利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN模块实现了MIM的充模流动的3D模拟求解。 利用ANSYS提供的二次开发功能,修正了FLOTRAN提供的简化了的幂律模型语句,加入温度项参数,重新编译该模块并基于新生成的模块进行充模模拟。 以硬质合金Ⅰ型拉伸试样为例,结合3D技术,模拟了MIM喂料在简单几何模腔的流动情况,利用ANSYS提供的Z-Buffer切片模型空间观测方式,讨论了浇口位置、浇口大小和模壁温度等主要工艺参数对熔体充模过程的影响,预测注射成形过程中部分常见缺陷产生的条件。模拟结:果表明:当采用大小为4×1mm~2的侧面浇口、模温320K、注射温度400K以及体积流速60cm~3/s的注射参数进行注射时可以得到良好无缺陷的硬质合金Ⅰ型拉伸试样预成形坯。 结合实际生产情况,进一步选取形状复杂的支持块模腔进行3D充模模拟,根据模拟结果,预测实际制品缺陷产生的部位并分析了缺陷形成机理。最后依据模拟结果,推荐采用INLET4位置浇口进行注射生产,实验表明制得的支持块无缺陷,产品通过了有关部门的验收,证明了充模流动3D模拟的可行性和准确性,同时展示了3D充模模拟技术在指导工艺参数优化方面的广阔前景。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TF124

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