基于ansys的粉末注射成形充模流动过程模拟

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1、中南大学硕士论文摘要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

2、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61cmj，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Cmcher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。关键词粉末注射成形：充模流动：计算机模拟：有限元方法ANSYS．中南大学

3、硕士论文摘要ABSTRACTThecontrolequationsandboundaryconditionsfor也edienllingprocessofpo、vderinjectionmoldingareproposed，byassumingthatfeedstockmeltisanon—Newtonjanandincompressiblecontinu啪-nowon也ebasisofthetheoriesofhydromechanicsandt11ennodynamics．The蠡niteelementanalysisso矗w雒e_ANSYS、

4、vasusedtosolve也eequationsandtosimulatctllediefillin叠process．Takenthe把nsilebarasanexarrlpk，tllediefillingDmcessofcementedcarbidefeedstock、Ⅳassimulated．Theefrectsofnowrate，iniectingtemperatIlreandmegateloc砒iononthediefillingprocesswerediscllSsedandtheconditionsfortheappearanceOf

5、somedefectsincompacts、verepredictedbasedonthesimulationresults．Theresultsshowmatgoodgreencompactsofcernemedcarbidecouldbemadeinmeconditionofvol啪enowrateof6lcrnj／s。dietemperatl】reof300K孤dthe岫ectiontempemtureof420Rand、)lrimlateral埘ectiIlggate，whichwasprovedbytlIeexperiments．Fina

6、lly，Ⅱ1emoldmgprocessofapmductwiⅡlcomplicatesh印ew硒aIlalyzed埘thmedeVelopedsimulatjontechllique．Theobtainedresul招weresimilartothoseobtainedwi廿l也ecommercialsonwarePolymoldbyorocheretal，whichverifiedthefeasibilityofollrmodelandmatllmethods。B鹤edon也esimuladonresllltsofInelt丘om，tcmper

7、aturearIdpressurefields，thecondmonsforsomedefectsappearinginthecompactsweredetermined．Theprocessforselectinziniectionpar啪etersbasedon也esiInulationresultsarein缸Dduced．Keywords：PowderInjectionMolding；DieFilling；FiniteElement；ComputerSimulatiOn；ANSYS．2中南大学硕士论文第一章文献综述l-1引言第一章文献综述粉

8、末注射成形(Po、硼erInjectionMolding)是当今国际粉末冶金领域发展最快、最具应用潜力的新型粉末冶金近净成