陶瓷注射成形流动过程计算机模拟

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1、摘要陶瓷粉末注射成形（CeramicInjectionMolding，简称CIM）是近代粉末注射成形（PowderInjectionMolding，简称PIM）技术的一个分支，它继承了粉末注射成形的所有优点，可以大批量、低成本地制造形状复杂、性能优越的产品，满足了国防、通讯、机械、汽车、医疗等行业对高性能异形关键精密零部件的需求，是当前先进制造技术领域研究的热点之一。本文采用理论分析、软件仿真和实验测试相结合的方法来模拟陶瓷粉末注射成形流动过程中的关键问题。喂料的流变特性的拟合是整个注射成形计算机模拟的关键。目前尚未有

2、成熟的软件能够模拟陶瓷注射成形，论文针对这一现状，利用塑料注射成形的粘度公式对CIM中非牛顿流体流动过程进行仿真，针对现有模流分析软件无拟合喂料粘度功能的问题，以幂率模型为基础拟合出喂料粘度曲线，并提出改进算法拟合Cross-Arrhenius模型参数和Cross-WLF模型参数，开发了算法软件包，为陶瓷注射成形的质量预测、模具和工艺参数优化设计提供了必须的数据，奠定了CIM材料数据库的基础。在CIM领域中的注射成形仿真软件应用研究方面，对陶瓷粉末的注射成形过程进行了仿真和实验分析。用保压压力和注射速度对不同成形参数下

3、成形坯体进行评价，确定了较适合注射温度、注射压力和注射时间等参数。与实际试验数据进行对比分析，得到了较为理想的实验效果。以上研究和分析表明，通过控制喂料的流变特性、成形工艺参数等相关因素，利用改进算法来实现计算机模拟，就能够较为成功地控制模拟的精度和效果，并满足虚拟试验需求。关键词：陶瓷注射成形粘度幂律模型Cross-Arrhenius模型Cross-WLF模型IAbstractCeramicPowerInjectionMolding(CIM),thecombinationoftraditionalpowdermeta

4、llurgyandthermoplasticinjectionmolding,isoneofhigh-tech.Asoneofthehotresearchersofcurrentadvancedmass-producecomplicatedproductsoffinequalitywithlesscost,whichmeetstherequirementsforprecisekeypartswithirregularshapeandhighperformanceinmanyindustriessuchasnationa

5、ldefence,communication,machinery,automobileandmedicaldevice.Somekeyissuesofflowprocessininjectionmoldingwerestudiedwiththeoreticanalysis,experimentaltestandsoftwaresimulation,whichareasfollows:IntheresearchofrheologicalequationofCIMfeedstock,theflowprocessofNon-

6、NewtonianfluidwasfirstlystudiedbyusingCross-WLFSeven-Parametermodel.Forsolutionoffeedstockviscositymodelparametersandshortageofregressfunctionincurrentmoldinganalysissoftware,One-stepLinearityAlgorithmandMedianAlgorithmwasbuildandthepackagewasdeveloped.Thentheal

7、gorithmwasusedtogetthesevenparametersofviscositymodelofZrO2Ceramicfeedstock,whichprovidethenecessarymaterialdataforqualityforecastofmoldcorepartmadeofZrO2Ceramic,andforoptimaldesignofmoldandprocessparameters,whichestablishesthefoundationofmaterialdatabaseofCIM.I

8、ntheCIMfield,InjectionMouldingsimulationsoftwareapplicationcanbeusedintheprocessofceramicpowderinjectiondoingthesimulationandanalyseworks.Estimatethegreeninjectionswi