浇铸尼龙收缩应力的估算与有限元分析.pdf

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1、第52卷第4期V01．52No．4农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年4月April2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．04．009浇铸尼龙收缩应力的估算与有限元分析黄笑梅，唐开菲，芮训诚(230009安徽省合肥市合肥工业大学)[摘要]MC尼龙等可浇铸成型的高分子材料，其成型收缩对芯模产生的挤压应力很大，从而导致脱模困难，有时甚至使铸件产生裂纹而报废。为此对高分子材料的成型过程进行了研究，提出了一种计算MC尼龙成型过程收缩应力的方法，并用有限元分析软件对该计算方法进行了验证

2、，所得出的结论和评价表明该计算方法具有很好的适用性和较好的可信度．为MC尼龙等材料的铸件使用芯模的设计和拔模研究以及浇铸模具设计提供了重要的理论依据和参考。[关键词]MC尼龙；铸造；收缩应力；芯模；弹性模量[中图分类号】THl6[文献标志码】A[文章编号]1673-3142(2014)04--0037-03TheEstimationMethodandFiniteElementAnalysisaboutMCNylonCastingShrinkageStressHuangXiaomei，TangKaifei，RuiXuncheng(HefeiUniversityofTechnology，

3、HefeiCity，AnhuiProvince230009，China)[Abstract】ForthesepolymermaterialssuchasMCNylonwhosemoldingshrinkagebringsabigextrusionstress，inthepro—cessofcastingmolding，mayleadtoadifficultdemoulding，evenmakecastingcrackandscrapsometimes．Themouldingpro-tessofpolymermaterialsisstudied，andawayforcalculatin

4、gshrinkagestressofMCnyloninmouldingprocessisputforward．Itisverifiedbythefiniteelementanalysissoftwareforthecalculation，theconclusionandevaluationshowthatthecalculationmethodhasgoodapplicabilityandgoodcredibility．ImportanttheoreticalbasisandreferenceareprovidedforMCnylonmaterialsuchascastingdesi

5、gnusingCOremoldanddraftresearchaswellascastingmolddesign．[Keywords]MCnylon；castmolding；shrinkagestress；mandrel；modulusofelasticityO引言浇铸尼龙是应用广泛的工程塑料，几乎遍布所有的工业领域，简称MC尼龙(Monomercastingnylon)。MC尼龙的分子量为一般尼龙6、尼龙66的3倍，高达7～10万，并且它的综合机械性能远比其他尼龙材料好。甚至可以与金属相比。但是，目前高分子材料在浇铸成型方面研究得还比较少，实际生产过程中还存在一些问题，主要包括：(

6、1)在尼龙铸造生产脱模的过程中，由于铸件紧抱芯模等原因导致脱模力很大，加上模具本身笨重。人工处理脱模环节很费劲。一般在设计时增加脱模角度以减小脱模力，但是效果并不显著。(2)成型收缩产生的应力有时候会对铸件产生不可估计的损害，甚至产生裂纹以致报废。为此。对MC尼龙在铸造成型过程中的收缩及拔模力的问题11}进行了详细的研究。通过研究可知。MC尼龙铸造成收稿13期：2014—01—23修回13期：2014—02—12型时的收缩应力不仅与尺寸参数有关，还与冷却温度、材料自身高分子物理特性相关，由此推导出一种计算MC尼龙铸造成型时收缩应力的方法，并利用有限元分析软件对该计算方法进行了验证。结

7、果表明该算法具有较好的适用性和可靠性．从而为MC尼龙铸造成型的模具设计计算奠定了基础。由此找到了进一步减小脱模力的有效途径和方法。对提高MC尼龙的产品质量和生产效率具有重要的意义。1理论分析随着温度的变化，MC尼龙试样的力学性能可以划分为3种不同的力学状态：玻璃态、高弹态和黏流态。高弹态与黏流态之间的转变温度称为黏流温度，通常用乃表示；玻璃态到高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，其对应的转变温度即称为玻璃化转变温度，简称玻璃化温度，用疋表示【21。在高弹态时