多孔隙金属模具及其高效热交换技术研究

发布时间：2022-01-01 10:32

　　模具是制造业的核心。利用模具生产产品的过程中,往往会遇到排气不畅、温度不易控制、脱模困难等问题。多孔材料因具有渗透特性和强化换热特性,用其制造模具可以顺利解决模具的排气、冷却等问题。解决模具排气问题,可以提高成型件的成品率和质量;提高模具热交换效率,可以缩短单件产品的成型周期,从而提高生产效率,具有重要的理论价值和实际应用的意义。本文对多孔模具制造及模具的高效热交换关键技术进行了系统的研究。提出了一种采用不锈钢短切纤维作为增强相提高烧结不锈钢多孔模具材料性能的方法。发明了一种剪断金属长纤维绳束来制备金属短纤维的方法,并因此研发了一种金属纤维短切装置,其旋转的动刀和静止的定刀作为剪切刀模将金属长纤维绳束短切成金属短纤维,生产的金属短纤维长度可调,效率高,每分钟可剪切获得1681680根金属短纤维,短纤维直径均匀、表面无裂纹、力学强度高,适用于烧结不锈钢多孔模具材料的增强。提出了分层铺设方法,将增强用不锈钢短纤维和不锈钢粉末颗粒层层堆积,实现了短纤维和粉末颗粒较为均匀的混合。设计制造了压制烧结不锈钢多孔材料生坯的可拆卸组合模具,实现了多孔材料生坯无脱模力脱模,生坯成型良好,无掉边、掉角缺陷... 

【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】：179 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 烧结金属粉末多孔材料研究现状
        1.2.1 烧结金属粉末多孔材料制备工艺现状
        1.2.2 烧结不锈钢多孔材料研究现状
    1.3 多孔隙模具研究现状
    1.4 流体工质换热模具及多孔金属流动换热研究现状
        1.4.1 流体工质换热模具研究现状
        1.4.2 多孔金属流动换热研究现状
    1.5 研究的主要内容
    1.6 课题来源
第二章 烧结不锈钢多孔模具材料制备
    2.1 烧结不锈钢多孔模具材料制备工艺流程
    2.2 生坯制备
        2.2.1 不锈钢粉末颗粒及不锈钢短纤维的选择
        2.2.2 松装烧结生坯制备
        2.2.3 压制多孔金属材料生坯用的可拆卸组合模具设计与制造
        2.2.4 利用可拆卸组合模具低压制力压制生坯
    2.3 真空高温烧结
        2.3.1 原真空烧结工艺
        2.3.2 真空烧结工艺改进
        2.3.3 本章试样真空高温烧结
    2.4 高温氮气渗氮固溶热处理
    2.5 本章小结
第三章 烧结不锈钢多孔模具材料性能测试
    3.1 密度和孔隙率测试
        3.1.1 密度和孔隙率测试方法
        3.1.2 密度和孔隙率测试结果
    3.2 微观形貌及孔径观察
    3.3 硬度的测定
    3.4 拉伸性能测试
        3.4.1 拉伸性能测试方法
        3.4.2 拉伸性能测试结果
    3.5 压缩性能测试
        3.5.1 压缩性能测试方法
        3.5.2 压缩性能测试结果
    3.6 渗透性能测试
        3.6.1 渗透性能测试方法及测试系统
        3.6.2 渗透性能测试结果
    3.7 本章小结
第四章 烧结不锈钢多孔模具材料增强用短纤维制造
    4.1 金属短纤维制备国内外研究现状
        4.1.1 熔抽法
        4.1.2 切削加工法
        4.1.3 有机凝胶-热还原法
    4.2 金属纤维短切装置工作原理及设计参数计算
    4.3 金属纤维短切装置设计制造
        4.3.1 金属纤维短切装置系统总成
        4.3.2 金属纤维短切装置机架
        4.3.3 动刀转轴系统
        4.3.4 定刀系统
        4.3.5 送绳机构
        4.3.6 动力与电控系统
    4.4 烧结不锈钢多孔模具材料增强用不锈钢短纤维制造
    4.5 本章小结
第五章 烧结不锈钢多孔模具材料制备多孔隙模具研究
    5.1 烧结不锈钢多孔模具材料制备多孔隙环保纤维模塑模具研究
        5.1.1 环保纤维模塑工艺及环保纤维模塑模具简介
        5.1.2 大块烧结不锈钢多孔模具材料制备
        5.1.3 烧结不锈钢多孔模具材料加工方法
        5.1.4 烧结不锈钢多孔材料用于多孔隙纤维模塑模具的设计与制造
        5.1.5 环保纤维模塑产品成型试验
    5.2 烧结不锈钢多孔塑模具成型ABS塑料/Si C复合材料实验
        5.2.1 烧结不锈钢多孔注塑模具装置设计制造
        5.2.2 ABS塑料/ Si C复合材料注塑实验
    5.3 本章小结
第六章 流体通道置有多孔泡沫铜的模具强化换热研究
    6.1 冷却通道置有泡沫铜的高温模具冷却研究
        6.1.1 实验装置、方法和数据处理
        6.1.2 实验结果与分析
    6.2 冷却通道置有泡沫铜的铸造模具冷却实验
        6.2.1 实验系统
        6.2.2 实验方法、步骤
        6.2.3 实验结果
    6.3 本章小结
第七章 烧结不锈钢多孔材料压降特性建模及模拟分析
    7.1 实验系统与试样堆积模型建模
        7.1.1 实验系统与球形颗粒烧结试样制备
        7.1.2 堆积几何模型的建立
    7.2 数值模拟控制方程及数值模型
        7.2.1 数值模拟控制方程
        7.2.2 数值模型
    7.3 数值模拟结果及分析
    7.4 预测模型的验证
    7.5 本章小结
结论
    主要工作与结论
    本文创新性成果
    展望与设想
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]压铸模加热与冷却系统设计[J]. 杨宪章.  金属加工(热加工). 2015(01)
[2]超高强钢热成形模具温度场分析及冷却管道设计[J]. 祁涛,李建东,张欢,衡思宁,吴甲,沈烺楠,陈炜.  热加工工艺. 2014(21)
[3]变速箱壳体压铸模具冷却流道的优化[J]. 张琦,曹苗,陈余秋,方建儒.  特种铸造及有色合金. 2014(10)
[4]泡沫铜内空气流动特性的研究[J]. 郭芳芳,张洪涛.  科学技术与工程. 2014(20)
[5]不锈钢固溶渗氮工艺与技术的研究进展[J]. 王博,孙淑华,郭明伟,时钟平,王振华,傅万堂.  材料热处理学报. 2014(06)
[6]烧结温度对316L多孔不锈钢孔结构的影响[J]. 王静,杨军,朱浪涛,张相召.  材料科学与工程学报. 2014(03)
[7]金属泡沫微流道热沉内流体流动与传热特性的数值研究[J]. 李勇铜,徐会金,巩亮,张克舫.  应用数学和力学. 2014(03)
[8]具有竞争力的中国模具——中国模具行业发展现状及展望[J]. 秦珂.  航空制造技术. 2014(Z1)
[9]粉末粒径和压制压力对316L不锈钢多孔材料结构特性的影响[J]. 叶先勇,刘京雷,徐宏,颜磊,郭超,嵇得宸.  粉末冶金材料科学与工程. 2013(03)
[10]造孔剂含量对粉末冶金不锈钢多孔材料孔隙率和抗压强度的影响[J]. 余小鲁,汪太平.  机械工程材料. 2012(07)

博士论文
[1]高性能沟槽式纤维复合热柱的制造及传热性能测试分析[D]. 陶素连.华南理工大学 2012
[2]烧结多孔介质材料发汗冷却的研究[D]. 丁亮.中国科学技术大学 2012
[3]被动式直接甲醇燃料电池结构优化设计及作用机理研究[D]. 袁伟.华南理工大学 2012
[4]多孔金属纤维烧结板制造及在制氢微反应器中的作用机理[D]. 周伟.华南理工大学 2010
[5]纸浆模塑制品成型机理及过程控制的研究[D]. 邱仁辉.东北林业大学 2002

硕士论文
[1]基于宏观和孔尺度模型的多孔泡沬金属强化换热数值模拟[D]. 卢新伟.华南理工大学 2014
[2]选区激光熔化制备多孔不锈钢材料工艺与特性研究[D]. 李鹏.中北大学 2014
[3]大型复杂压铸模模温控制关键技术的研究与开发[D]. 董军刚.华中科技大学 2010
[4]微流控芯片注射成型脱模系统研究[D]. 翟瞻宇.中南大学 2010
[5]基于透气钢的微流控芯片气动吸脱模系统实验研究[D]. 申瑞霞.中南大学 2009
[6]激光烧结成形多孔不锈钢的组织特征及压缩性能研究[D]. 吴鹏.南京航空航天大学 2007
[7]高温渗氮制备高氮不锈钢工艺及其性能的研究[D]. 王耘涛.沈阳工业大学 2006



本文编号：3562192