玻纤增强聚丙烯注塑发泡及在汽车结构件上的应用研究
发布时间：2021-11-20 15:57
纤维增强塑料,是指在聚合物材料基材中添加纤维作为填料,以大幅度提高材料的机械性能。随着新能源汽车的推广,汽车轻量化是实现新能源汽车续航里程提高这一目标的方法之一,因此新材料新工艺的运用至关重要。纤维增强塑料注塑发泡成型技术,是在传统注塑成型的基础上引入发泡工艺,使注塑产品的内部含有微小泡孔,减轻产品质量,实现零部件轻量化的技术。本课题对长玻纤增强聚丙烯注塑发泡成型工艺进行深入研究,并对样条的各工艺进行实验,探究成型过程和主要工艺因素对发泡材料力学性能及微观结构的影响;对注塑发泡长玻纤增强聚丙烯标准样条进行联合仿真,即先进行注塑发泡成型数值模拟,再将注塑发泡成型数值模拟结果映射到动力学仿真模型上,提高动力学仿真的精确度。然后,将上述两种仿真方法应用到注塑发泡汽车换挡支架的开发中,减轻支架质量、减少材料用量,缩短其开发周期,降低时间成本。依据仿真结果,进行了汽车换挡支架模具设计、开模,并注塑发泡成型得到换挡支架成品,并完成相关产品测试。研究内容与具体成果如下:（1）选用了四种PP材料通过调整参数,探究注塑发泡成型工艺对标准样条的力学性能和微观结构的影响规律,并对工艺进行了优化。研究表明:熔...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１聚合物发泡成型过華琢意闺??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｏａｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
?华南理工大学硕士学位论文???，?ＳｃＣＯｉ??ｂ）连续挤出发泡????＾ｃＮ，??—?ｉｐ｜——??—??■?獵??Ｃ－?□??ｃ）?ａ．塑发袍??图１－２三种不同发泡工艺装置图??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｔｈｒｅｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｆｏａｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．３．２微孔注塑发泡成型优势??传统发泡材料和微孔注塑发泡材料的性能差异主要是由泡孔尺寸决定的。微孔注塑??发泡相较于传统发泡在成型周期、壁厚控制等方面具有明显优势，其主要优点具体如下??［３９］．??１）结构优化：富气体熔体的黏度降低，使原先难以充填的位置变得易于充填，通过重新??设计薄壁结构，产生细小的泡孔。??２）降低能耗：微孔注射成型可以用于生产那些因流动限制而难以完全充模的薄壁未发??泡注塑件，从而解决锁模力下降或注塑压力受限的问题。??３）工艺优化：微孔注射成型可以仅充模但不发泡，囡为富气体熔体的黏度大降低了。??４）产品尺寸稳定性提高：微孔注射成型解决了绝大部分尺寸稳定性相关的问题，如凹??痕、不平、翘曲和注射成型后的残余应力。??５）成型周期变短：微孔注塑成型过程中无保压阶段，或保压时间大幅度减少，微孔注射??６??
?华南理工大学硕士学位论文???ｒＰ＂??ｃ）：注塑机机筒??图２－１?２２０ｔ发泡法塑机??Ｆｉｇ．?２－１?２２０ｔ?Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??图２－２标准测试样条示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ??第二部分：注塑发泡样条测试阶段??（１）台式电子万能试验机：型；号５５６６屬猶，Ｉｎｓｔｒｏｎ公司。??（２）场发射扫描电镜？？?Ｑｕａｎｔａ２〇０，美属ＦＥＩ公司。。??（３）差示扫播量热仪：ＤＳＣ２〇４，德国Ｎｅｔｚｓｃｈ公司：。??（４）纤维长度分布测量仪：ＦＡＳＥＰ?ＥＣＯ?Ｓｙｓｔｅｍ?７０６２０６９Ｃ，德国ＩＤＭ公司。??第三部分：注塑发泡换挡支架实验阶段??（１）Ｎ２：钢瓶装，由珠海成功气体工业公苛提供，纯度９９?．９％。??（２）注塑机：ＨＡＩＴＩＡＮ?ＪＵ４５０?２２５０?（锁模力?４５０ｔ）。??（３）超临界流体传输系统：ＭｕＣｅｌｌ．?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ超临界流体传输系统，美国ＴＲＥＸＥＬ公??司，型号ＳＩＩＴ２００。??（４）样件模具结构：后文有专门章节介绍具体结构。??汽车换挡支架产品测试内容交由专业供应商测试，专业测试设备在５．３．２节有相关??介绍。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展[J]. 万炳甲,王明义. 工程塑料应用. 2019(11)
[2]新能源汽车轻量化概述[J]. 门立忠. 汽车工程师. 2019(06)
[3]先进热塑性复合材料在大型客机结构零件领域的应用及其制造技术[J]. 杨洋,见雪珍,袁协尧,徐捷,王洪恩,刘卫平. 玻璃钢. 2017(04)
[4]锂离子电池机械完整性研究现状和展望[J]. 许骏,王璐冰,刘冰河. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[5]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]长纤维增强热塑性塑料制品技术及应用进展[J]. 郭金明,谈述战,于水,王德禧. 塑料. 2013(06)
[8]汽车材料的革新[J]. 苏文. 汽车与配件. 2013(50)
[9]关于新能源汽车的文献综述[J]. 林维奇,陈启杰. 特区经济. 2012(11)
[10]长玻纤增强塑料在汽车上的应用研究[J]. 林斗丽. 轻型汽车技术. 2010(Z4)
博士论文
[1]不确定性条件下的汽车结构拓扑优化设计研究[D]. 赵清海.北京理工大学 2016
[2]注塑模具设计与制造标准化体系的研究[D]. 宋满仓.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]LFT浸渍模具及纤维预处理装置的开发及性能研究[D]. 郝晓霞.北京化工大学 2018
[2]玻璃纤维增强塑料的前端模块刚度仿真精度研究[D]. 谭龙检.湖南大学 2018
[3]长玻纤增强聚丙烯注塑成型的研究[D]. 李梦.北京化工大学 2017
[4]碳纤维复合材料保险杠优化设计及其性能研究[D]. 童小伟.武汉理工大学 2017
[5]发动机散热风扇罩注塑成型工艺优化设计与研究[D]. 李锐传.华南理工大学 2016
[6]微孔注塑喷嘴的设计及工艺参数的优化研究[D]. 靳新涛.吉林大学 2014
[7]BYD公司新能源汽车发展战略研究[D]. 赵亮.山东大学 2013
[8]玻璃纤维增强塑料汽车前端模块结构设计和工艺优化[D]. 王爽.重庆大学 2013
[9]模具设计过程管理技术研究[D]. 李琴.华中科技大学 2007
本文编号：3507663
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１聚合物发泡成型过華琢意闺??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｏａｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??
?华南理工大学硕士学位论文???，?ＳｃＣＯｉ??ｂ）连续挤出发泡????＾ｃＮ，??—?ｉｐ｜——??—??■?獵??Ｃ－?□??ｃ）?ａ．塑发袍??图１－２三种不同发泡工艺装置图??Ｆｉｇ．?１?－２?Ｔｈｒｅｅ?ｋｉｎｄｓ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｆｏａｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．３．２微孔注塑发泡成型优势??传统发泡材料和微孔注塑发泡材料的性能差异主要是由泡孔尺寸决定的。微孔注塑??发泡相较于传统发泡在成型周期、壁厚控制等方面具有明显优势，其主要优点具体如下??［３９］．??１）结构优化：富气体熔体的黏度降低，使原先难以充填的位置变得易于充填，通过重新??设计薄壁结构，产生细小的泡孔。??２）降低能耗：微孔注射成型可以用于生产那些因流动限制而难以完全充模的薄壁未发??泡注塑件，从而解决锁模力下降或注塑压力受限的问题。??３）工艺优化：微孔注射成型可以仅充模但不发泡，囡为富气体熔体的黏度大降低了。??４）产品尺寸稳定性提高：微孔注射成型解决了绝大部分尺寸稳定性相关的问题，如凹??痕、不平、翘曲和注射成型后的残余应力。??５）成型周期变短：微孔注塑成型过程中无保压阶段，或保压时间大幅度减少，微孔注射??６??
?华南理工大学硕士学位论文???ｒＰ＂??ｃ）：注塑机机筒??图２－１?２２０ｔ发泡法塑机??Ｆｉｇ．?２－１?２２０ｔ?Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ??图２－２标准测试样条示意图??Ｆｉｇ．２－２?Ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｍｏｌｄｉｎｇ??第二部分：注塑发泡样条测试阶段??（１）台式电子万能试验机：型；号５５６６屬猶，Ｉｎｓｔｒｏｎ公司。??（２）场发射扫描电镜？？?Ｑｕａｎｔａ２〇０，美属ＦＥＩ公司。。??（３）差示扫播量热仪：ＤＳＣ２〇４，德国Ｎｅｔｚｓｃｈ公司：。??（４）纤维长度分布测量仪：ＦＡＳＥＰ?ＥＣＯ?Ｓｙｓｔｅｍ?７０６２０６９Ｃ，德国ＩＤＭ公司。??第三部分：注塑发泡换挡支架实验阶段??（１）Ｎ２：钢瓶装，由珠海成功气体工业公苛提供，纯度９９?．９％。??（２）注塑机：ＨＡＩＴＩＡＮ?ＪＵ４５０?２２５０?（锁模力?４５０ｔ）。??（３）超临界流体传输系统：ＭｕＣｅｌｌ．?Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ超临界流体传输系统，美国ＴＲＥＸＥＬ公??司，型号ＳＩＩＴ２００。??（４）样件模具结构：后文有专门章节介绍具体结构。??汽车换挡支架产品测试内容交由专业供应商测试，专业测试设备在５．３．２节有相关??介绍。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻纤增强聚丙烯复合材料研究进展[J]. 万炳甲,王明义. 工程塑料应用. 2019(11)
[2]新能源汽车轻量化概述[J]. 门立忠. 汽车工程师. 2019(06)
[3]先进热塑性复合材料在大型客机结构零件领域的应用及其制造技术[J]. 杨洋,见雪珍,袁协尧,徐捷,王洪恩,刘卫平. 玻璃钢. 2017(04)
[4]锂离子电池机械完整性研究现状和展望[J]. 许骏,王璐冰,刘冰河. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[5]汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J]. 郑晖,赵曦雅. 锻压技术. 2016(02)
[6]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[7]长纤维增强热塑性塑料制品技术及应用进展[J]. 郭金明,谈述战,于水,王德禧. 塑料. 2013(06)
[8]汽车材料的革新[J]. 苏文. 汽车与配件. 2013(50)
[9]关于新能源汽车的文献综述[J]. 林维奇,陈启杰. 特区经济. 2012(11)
[10]长玻纤增强塑料在汽车上的应用研究[J]. 林斗丽. 轻型汽车技术. 2010(Z4)
博士论文
[1]不确定性条件下的汽车结构拓扑优化设计研究[D]. 赵清海.北京理工大学 2016
[2]注塑模具设计与制造标准化体系的研究[D]. 宋满仓.大连理工大学 2005
硕士论文
[1]LFT浸渍模具及纤维预处理装置的开发及性能研究[D]. 郝晓霞.北京化工大学 2018
[2]玻璃纤维增强塑料的前端模块刚度仿真精度研究[D]. 谭龙检.湖南大学 2018
[3]长玻纤增强聚丙烯注塑成型的研究[D]. 李梦.北京化工大学 2017
[4]碳纤维复合材料保险杠优化设计及其性能研究[D]. 童小伟.武汉理工大学 2017
[5]发动机散热风扇罩注塑成型工艺优化设计与研究[D]. 李锐传.华南理工大学 2016
[6]微孔注塑喷嘴的设计及工艺参数的优化研究[D]. 靳新涛.吉林大学 2014
[7]BYD公司新能源汽车发展战略研究[D]. 赵亮.山东大学 2013
[8]玻璃纤维增强塑料汽车前端模块结构设计和工艺优化[D]. 王爽.重庆大学 2013
[9]模具设计过程管理技术研究[D]. 李琴.华中科技大学 2007
本文编号：3507663
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