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基于ANSYS的粉末注射成形充模流动过程模拟

向华  
【摘要】:本论文在详细分析了粉末注射成形充模机理的基础上,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理论,结合粉末注射成形的特点,采用欧拉法列出了完整的控制方程,并给出了相应的边界条件。在不忽略惯性效应的条件下,采用有限元方法建立了速度、压力、温度的有限元求解方程,并利用有限元分析软件ANSYS中的FLOTRAN模块进行了具体的模拟求解,实现了粉末注射成形充模过程的计算机模拟。 以硬质合金Ⅰ型拉伸试样为例,模拟了PIM喂料在简单几何模腔的流动情况,讨论了注射速度、注射温度、浇口位置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。结果表明:当采用侧面浇口、模温300K、注射温度420K、体积流速61cm~3/s的注射参数进行注射可以得到良好的硬质合金Ⅰ型拉伸试样预成形坯。 进一步对复杂模腔充模过程进行了模拟,模拟结果与Crocher等人用商业软件Polymold算出的结果相似,证明了本文所建模型和分析计算方法的可行性。根据模拟结果中流体前沿、压力场和温度场的分布,提出了部分常见注射缺陷产生的条件,同时,讨论了利用模拟结果指导注射工艺参数选择的方法。


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