超临界CO 2 辅助微孔注塑成型模拟优化研究
发布时间：2023-04-01 10:10
当今世界化石原料日益短缺,引起塑料原料成本增加,对于塑料产品需求日益高涨。其中微孔发泡塑料具有质轻、省料、高抗冲击性能、高抗断裂性能、高比强度、隔音阻热等优点,在汽车、建筑和医学等领域有广泛应用。而国内微孔发泡注塑成型技术尚不成熟,有待继续提高。鉴于设备研发和实验研究的局限性,本课题借助仿真模拟技术研究微孔发泡注塑的发泡机理和泡孔分布规律,分析成型工艺参数对微孔发泡注塑成型产品质量的影响,为其在实际中的应用提供理论依据及参考。本文为实现一种新颖的含气TPU颗粒和微孔注塑成型技术相结合的方案,设计了一种超临界CO2预发泡装置。首先对装置的关键参数及结构进行设计和研究,之后对压力容器进行安全可靠性分析,并进行优化设计,得到在满足目标参数条件下的最小值,以达到节约材料和经济合理的目的。利用Moldflow仿真软件建立微孔发泡注塑成型模型,并对充填和保压过程进行模拟研究。结果表明填充过程中随着压力的增加,熔体射出重量的增长速率呈现先快速增长后缓慢增长的趋势,保压过程中随着时间的增加,压力逐渐下降。微孔注射成型工艺参数对泡孔结构有重要影响,通过软件模拟来分析工艺参数对泡孔半径的影响。结果表明模具...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTACT
符号说明
第1章 绪论
1.1. 引言
1.2. 微孔材料加工技术
1.2.1. 间歇发泡
1.2.2. 挤出发泡
1.2.3. 注塑发泡
1.3. 超临界流体技术
1.3.1. 超临界流体技术特点
1.3.2. 超临界二氧化碳在聚合物发泡中的应用
1.4. 热塑性聚氨脂(TPU)简介
1.5. 热塑性聚氨脂微孔发泡材料研究现状
1.6. 本文的研究内容与意义
第2章. TPU微发泡成型机理研究
2.1 不同形貌的发泡材料
2.2 气体/聚合物均相体系形成
2.3 气泡成核
2.3.1 均相成核与剪切成核
2.3.2 异相成核
2.3.3 空穴异相成核
2.3.4 混合成核
2.4 气泡长大
2.4.1 动态长大方程
2.4.2 宏观流动
2.5 气泡定型
2.5.1 泡孔合并
2.5.2 泡孔破裂与塌陷
2.6 本章小结
第3章. 微孔发泡的设备研究
3.1. 整体设备方案
3.2. 超临界二氧化碳高压渗透装置
3.2.1. 超临界二氧化碳高压渗透整体结构
3.2.2. 设计要求
3.2.3. 超临界流体渗透釜设计
3.2.4. 超临界CO2高压渗透釜的有限元分析及其结构优化
3.2.5. 超临界二氧化碳高压渗透釜法兰连接密封
3.2.6. 压力容器开孔结构的等面积法补强计算
3.2.7. 加热系统的设计
3.2.8. 电加热功率计算
3.3. 本章小结
第4章. 微孔注射成型工艺的模拟
4.1. Moldflow模拟分析软件
4.2. 微孔注射成型主要分析步骤
4.3. 分析前置处理
4.3.1 模型建立
4.3.2 网格划分
4.3.3 浇注口位置
4.3.4 实验点的选取
4.3.5 材料选择
4.4. 结果与分析
4.4.1 充填时间和流动前沿温度分析
4.4.2 射出重量分析
4.4.3 注射位置处压力分析
4.5. 微孔注射成型工艺参数对泡孔结构的影响
4.5.1 模具温度
4.5.2 熔体温度
4.5.3 注射时间
4.5.4 气体浓度
4.5.5 充填体积
4.6. 本章小结
第5章 塑料微孔注射制品缺陷与分析优化
5.1 常见制品缺陷和原因分析
5.1.1 常见缺陷
5.1.2 制品缺陷及改善
5.2 制品缺陷预测的CAE分析
5.2.1 熔接痕分析
5.2.2 气穴
5.2.3 缩痕分析
5.2.4 残余应力
5.3 方案优化
5.3.1 正交试验的设计
5.3.2 均值和极差分析
5.3.3 优化后的结果预测
5.3.4 最佳成型工艺参数的模拟验证
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1. 本文结论
6.2. 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师及作者简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3776950
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTACT
符号说明
第1章 绪论
1.1. 引言
1.2. 微孔材料加工技术
1.2.1. 间歇发泡
1.2.2. 挤出发泡
1.2.3. 注塑发泡
1.3. 超临界流体技术
1.3.1. 超临界流体技术特点
1.3.2. 超临界二氧化碳在聚合物发泡中的应用
1.4. 热塑性聚氨脂(TPU)简介
1.5. 热塑性聚氨脂微孔发泡材料研究现状
1.6. 本文的研究内容与意义
第2章. TPU微发泡成型机理研究
2.1 不同形貌的发泡材料
2.2 气体/聚合物均相体系形成
2.3 气泡成核
2.3.1 均相成核与剪切成核
2.3.2 异相成核
2.3.3 空穴异相成核
2.3.4 混合成核
2.4 气泡长大
2.4.1 动态长大方程
2.4.2 宏观流动
2.5 气泡定型
2.5.1 泡孔合并
2.5.2 泡孔破裂与塌陷
2.6 本章小结
第3章. 微孔发泡的设备研究
3.1. 整体设备方案
3.2. 超临界二氧化碳高压渗透装置
3.2.1. 超临界二氧化碳高压渗透整体结构
3.2.2. 设计要求
3.2.3. 超临界流体渗透釜设计
3.2.4. 超临界CO2高压渗透釜的有限元分析及其结构优化
3.2.5. 超临界二氧化碳高压渗透釜法兰连接密封
3.2.6. 压力容器开孔结构的等面积法补强计算
3.2.7. 加热系统的设计
3.2.8. 电加热功率计算
3.3. 本章小结
第4章. 微孔注射成型工艺的模拟
4.1. Moldflow模拟分析软件
4.2. 微孔注射成型主要分析步骤
4.3. 分析前置处理
4.3.1 模型建立
4.3.2 网格划分
4.3.3 浇注口位置
4.3.4 实验点的选取
4.3.5 材料选择
4.4. 结果与分析
4.4.1 充填时间和流动前沿温度分析
4.4.2 射出重量分析
4.4.3 注射位置处压力分析
4.5. 微孔注射成型工艺参数对泡孔结构的影响
4.5.1 模具温度
4.5.2 熔体温度
4.5.3 注射时间
4.5.4 气体浓度
4.5.5 充填体积
4.6. 本章小结
第5章 塑料微孔注射制品缺陷与分析优化
5.1 常见制品缺陷和原因分析
5.1.1 常见缺陷
5.1.2 制品缺陷及改善
5.2 制品缺陷预测的CAE分析
5.2.1 熔接痕分析
5.2.2 气穴
5.2.3 缩痕分析
5.2.4 残余应力
5.3 方案优化
5.3.1 正交试验的设计
5.3.2 均值和极差分析
5.3.3 优化后的结果预测
5.3.4 最佳成型工艺参数的模拟验证
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1. 本文结论
6.2. 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师及作者简介
专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3776950
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3776950.html
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