《基於氣體反壓的注射成型及其關鍵力學問題研究》是依託鄭州大學，由李海梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於氣體反壓的注射成型及其關鍵力學問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李海梅
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
注射成型製品約占塑膠製品種類的 1/3 以上，由於其優良的加工和使用性能，廣泛套用於國民經濟及人民日常生活的各個領域。複合注塑成型能大幅提升注塑產品的競爭力與附加值，是塑膠加工領域重要的發展趨勢，但複合成型相關的模擬技術有待完善。反壓（即施加額外壓力場）注射成型工藝，在國家重大項目、軍工等領域有重要套用，相較於外加熱場、力場的複合注塑成型，研究較少且不系統。 本項目擬結合實驗與數值方法，針對反壓注塑成型工藝開展下面的工作：（1）反壓注塑成型工藝對透明料、結晶料、纖維增強塑膠製品微觀形貌與性能的影響，明確反壓注塑成型工藝的適用範圍與推廣條件；（2）反壓注塑成型模擬理論與算法的研究，包括假設與簡化條件、數學模型的建立、邊界條件的確定及數值模擬技術的實現；（3）反壓注塑過程中微結構形態及演變機理的試驗與數值研究。研究結果可用於探索新的聚合物成型加工方法，在低成本製備特殊功能塑膠製品的方法上實現突破。
結題摘要
複合注塑成型能大幅提升注塑產品的競爭力與附加值，是塑膠加工領域重要的發展趨勢，但複合成型相關的模擬技術有待完善。反壓（即施加額外壓力場）注射成型工藝，在國家重大項目、軍工等領域有重要套用，相較於外加熱場、力場的複合注塑成型，研究較少且不系統。 本項目擬結合實驗與數值方法，針對反壓注塑成型工藝完成如下工作：（1）完成反壓注塑成型實驗，研究工藝對透明料、結晶料、纖維增強塑膠製品微觀形貌與性能的影響。通過實驗發現反壓工藝可以提高PC微孔注射的表面質量，在給定工藝條件下，微孔注射製品的平均表面粗糙度最多可提高83.7％,與傳統注射成型的表面質量在一個量級；反壓工藝可提高PP微孔注塑製品的結晶度（細化晶粒）9.6%，拉伸強度提高18.2%;對於纖維增強塑膠，纖維取向度降低10％，有效改善製品性能。（2）完成反壓注塑成型模擬理論與算法的研究，包括假設與簡化條件、數學模型的建立、邊界條件的確定及數值模擬技術的實現。結合已有成果和工程套用，提出了“類反壓工程模擬”和“反壓模擬”兩類方法，前者可套用商品化的軟體（如Ｍoldflow和ANSYS）完成，量化反壓工藝對熔體流動形態、熔體前沿、速度、溫度、取向等的影響；後者需要考慮本構方程、邊界條件等變化，自主完成部分編程，以適合新工藝、新產品研製；（3）反壓注塑過程中微結構形態及演變機理的試驗與數值研究。根據現有的條件和研究手段，選取“纖維取向”作為實驗與數值模擬驗證參數，在此基礎上，進而分析預測反壓工藝對射流(jetting)缺陷、黏度的影響，但對結晶與性能預測待進一步完善。相關的研究結果，在氣體輔助注塑成型、珠光免噴塗新材料成型方面嘗試套用，可進一步用於探索新的聚合物材料成型加工方法，對低成本製備特殊功能、性能的塑膠製品有指導作用。
