外文翻譯--粉末注射成型的流程模擬充模過(guò)程中主要參數(shù)的區(qū)別【中英文文獻(xiàn)譯文】
外文翻譯--粉末注射成型的流程模擬充模過(guò)程中主要參數(shù)的區(qū)別【中英文文獻(xiàn)譯文】,中英文文獻(xiàn)譯文,外文,翻譯,粉末,注射,成型,流程,模擬,摹擬,過(guò)程,進(jìn)程,主要參數(shù),區(qū)別,區(qū)分,中英文,文獻(xiàn),譯文
粉末注射成型的流程模擬:充模過(guò)程中主要參數(shù)的區(qū)別
因?yàn)樵S多材料、幾何形狀和工藝變量必須加以考慮,模擬和優(yōu)化粉末注射過(guò)程是復(fù)雜的問(wèn)題。此外,多個(gè)目標(biāo)函數(shù)必須被考慮以確定用于設(shè)計(jì)粘結(jié)系統(tǒng)、原料、零件、模具和加工條件的關(guān)鍵參數(shù),由于這一事實(shí),區(qū)分關(guān)鍵參數(shù)是非常困難的。向識(shí)別的過(guò)程中粉末注射成型,對(duì)靈敏度分析系統(tǒng)的程序的各種材料,工藝和幾何參數(shù)的顯著性水平的目的已研制成功的PIM過(guò)程的模具填充階段。在此靈敏度分析中,所有的輸入?yún)?shù)被定義為模具填充仿真和計(jì)算所有輸出參數(shù)的一部分,模具和加工條件和無(wú)因次的靈敏度值的所有輸入和輸出參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì),其允許用不同的單位參數(shù)是比較定量。開(kāi)發(fā)了敏感性分析過(guò)程將是一個(gè)寶貴的工具,無(wú)論是設(shè)計(jì)工程師在PIM行業(yè)誰(shuí)有權(quán)確定關(guān)鍵輸入?yún)?shù)給定的設(shè)計(jì)目標(biāo),以及為生產(chǎn)工程師誰(shuí)擁有優(yōu)化和監(jiān)控生產(chǎn)階段。
關(guān)鍵詞:粉末注射成形,計(jì)算機(jī)模擬,模具填充,敏感度分析
符號(hào)和縮略語(yǔ)表
緒論:
在近代,粉末注射成型(PIM)已日益認(rèn)識(shí)到作為一個(gè)可行的和成熟的技術(shù)為凈成形生產(chǎn)小,復(fù)雜,精密的金屬和陶瓷的部件。粉末注射成形是用在不同的領(lǐng)域,包括汽車(chē),醫(yī)療和電信等行業(yè)的增長(zhǎng)幅度。 [ ]由于PIM的過(guò)程的復(fù)雜性,它一直被認(rèn)為是更作為一種藝術(shù)而不是一門(mén)科學(xué),但現(xiàn)在一些原料和設(shè)備供應(yīng)商作為支持網(wǎng)絡(luò)的潛在用戶,并幫助他們開(kāi)始。昂貴且耗時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)方法繼續(xù)被廣泛地用于解決與PIM在制造過(guò)程中的原料,產(chǎn)品,工具和工藝問(wèn)題相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。輸入和輸出參數(shù)之間的因果關(guān)系往往并不簡(jiǎn)單。在過(guò)去,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行了找到用于原料性能,加工條件和充模性的行為,缺陷的形成和注塑部件的三維模變異性的影響的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。[ 2-9 ]即算機(jī)輔助工程(CAE)設(shè)計(jì)工具的PIM近期的可用性已經(jīng)顯示出一些諾言為幫助工程師解決涉及材料加工的幾何形狀在設(shè)計(jì)周期早期階段的相互關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。使用CAE設(shè)計(jì)工具的一個(gè)顯著的問(wèn)題是需要可靠的材料性能數(shù)據(jù)運(yùn)行模擬。重要屬性涉及到與原料和粘合劑相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)流變學(xué),熱學(xué)和方程。雖然公認(rèn)的方法是存在的,用于測(cè)量有關(guān)的材料性質(zhì),它們通常是昂貴的。材料的性能通常依賴于溫度的變化和壓力。[ 13 ] 通常情況下,即使實(shí)驗(yàn)的測(cè)量值,該數(shù)據(jù)可用于所需的溫度壓力域的一部分。進(jìn)一步,不同的原料配方和均勻性可導(dǎo)致變化的材料特性。因此,調(diào)整必須作出的材料屬性的估計(jì),以提高設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。許多半經(jīng)驗(yàn)縮放規(guī)則可用來(lái)估計(jì)材料特性以說(shuō)明改變組成,溫度和壓力變量。 [ 16 ]然而,可以有相當(dāng)分散在不同的縮放規(guī)則以這種方式估計(jì)該材料的屬性值。然而,很少信息的CAE設(shè)計(jì)工具,各種預(yù)測(cè)到變化的材料屬性值的靈敏度可用。大量材料參數(shù)嵌入到用于仿真的程序在一個(gè)典型的CAE設(shè)計(jì)工具的預(yù)測(cè)方程。一個(gè)重要的問(wèn)題隨之出現(xiàn)與變化相關(guān)的材料特性估計(jì)如何影響在各種模擬參數(shù)的預(yù)測(cè)而產(chǎn)生的誤差。
在組件的設(shè)計(jì)過(guò)程中,調(diào)整,可以提高該部分的功能和美學(xué)屬性可向組件的尺寸。此外,變化,可向熔體輸送系統(tǒng),以改善組件的可制造性的位置和尺寸。這些問(wèn)題也提出質(zhì)疑,以產(chǎn)品和刀具尺寸的微小變化如何影響工藝變化。最后,一些過(guò)程的設(shè)置可以通過(guò)在生產(chǎn)階段的注塑成型機(jī)上的操作者可以改變和控制。重要的是要了解一個(gè)CAE設(shè)計(jì)工具捕獲在其預(yù)言這種工藝變化的影響是很重要的。
通過(guò)分析PIM過(guò)程對(duì)選定的材料,幾何形狀和過(guò)程變量的一階靈敏度的CAE設(shè)計(jì)工具,PIM求解器(Cetatech公司幾個(gè)過(guò)程相關(guān)輸出變量的模具填充階段本研究解決了上述關(guān)鍵問(wèn)題)。結(jié)果提供了重要的見(jiàn)解,來(lái)確定不同的材料性能要求的精度。此外,在對(duì)組件和刀具幾何形狀的變化,以及一些典型的注塑機(jī)設(shè)置多種PIM過(guò)程變量的依賴定量關(guān)系呈現(xiàn)。對(duì)PIM行業(yè)在這些發(fā)現(xiàn)的重要后果進(jìn)一步討論。
PIM過(guò)程模擬
市售軟件PIM求解來(lái)進(jìn)行,在本研究中模擬。 PIM求解器采用有限元法(FEM )和有限差分法(FDM ),用于計(jì)算在定義幾何形狀的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的混合方法,并已專門(mén)開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了PIM模擬applications.Conventional注塑和PIM涉及材料具有顯著不同原料特性。原料為PIM往往表現(xiàn)出強(qiáng)烈地依賴于溫度的粘度,可以是數(shù)量級(jí)的幾個(gè)命令較高的注射溫度高于相應(yīng)的未填充的聚合物。此外,原料的熱導(dǎo)率通常是遠(yuǎn)高于聚合物,從而導(dǎo)致在溫度分布,冷卻時(shí)間和熱管理差異的更高。這些差異有模擬的PIM程序時(shí),需要考慮。該軟件能夠在兩個(gè)半月維( 2.5D )和模型中的第三個(gè)維度的流動(dòng)模擬為充分發(fā)展的。對(duì)于選擇在本研究中的幾何形狀,這種限制對(duì)結(jié)果沒(méi)有顯著影響為藍(lán)本腔沒(méi)有任何一步明智的增加或減少的厚度在第三維度。
仿真程序
在本研究中,兩個(gè)不同的部件的幾何形狀被選擇和模擬:一個(gè)拉伸桿(圖1a)和一個(gè)板(圖1b)。對(duì)于未來(lái)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),模具完全相同的腔體和交付幾何將被使用。使用PIM求解器的嚙合工具生成網(wǎng)格的每個(gè)幾何體;網(wǎng)格的模擬結(jié)果獨(dú)立性的敏感性研究之前被檢查。在本研究中模擬只集中在PIM過(guò)程的模具填充階段。PIM的過(guò)程的包裝和冷卻階段進(jìn)行了分析,并會(huì)單獨(dú)報(bào)告。
與材料和工藝參數(shù)的典型值基線過(guò)程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定義。輸入?yún)?shù)為這個(gè)基線過(guò)程被分為四個(gè)亞組:
(?。┑墓に噮?shù)
(ⅱ)成分的幾何參數(shù)
(ⅲ)的原料的材料性能
(ⅳ)粘合劑材料性質(zhì)。
在研究評(píng)估輸出參數(shù)分為:
(?。┑膲毫ο嚓P(guān)的參數(shù)
(ⅱ)溫度相關(guān)的參數(shù)
(ⅲ)流有關(guān)的參數(shù)。
此敏感性分析的目的是確定對(duì)輸出參數(shù)影響最大的輸入?yún)?shù)。
輸入?yún)?shù)
工藝參數(shù)
在本研究中考慮的輸入處理參數(shù)列于表4中。這些參數(shù)是基于對(duì)一個(gè)典型的注射模塑過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)。值得注意的是,開(kāi)關(guān)多點(diǎn)(SO)被設(shè)定為空腔體積的填充和模具壁溫可從模具冷卻階段仿真得到的百分比。
組件的幾何參數(shù)
在本研究中使用的部件的尺寸特性的詳細(xì)描述如圖1所示。選擇用于靈敏度分析的參數(shù)的值列于表2中。值得注意的是,在拉伸桿的柵極的橫截面形狀是半圓形,不存在澆道的板和直澆口是錐形的兩個(gè)部分。
原料材料特性
該原料的材料性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)316L不銹鋼的53體積的粉末裝載測(cè)定 - %和總結(jié)于表3中。的原料粘度克的依賴性,對(duì)剪切速率c和溫度進(jìn)行建模與改性crossmodel,即占原料的屈服應(yīng)力TY,利用下面的公式
這里G0是在零剪切速率粘度,n是冪律指數(shù)和C是說(shuō)明過(guò)渡區(qū)域從牛頓行為,以非牛頓特性的系數(shù)。
g0~B expTb
T_ _(2)
B是振幅系數(shù)和Tb是阿侖尼烏斯型系數(shù)。
粘結(jié)材料性能
在本研究中所用的粘合劑的有關(guān)材料性質(zhì)總結(jié)于表4中。粘合劑材料性質(zhì)只在非常有限的計(jì)算域(通常是1?10毫米)附近的模具壁,其中粉末粘合劑的分離導(dǎo)致高的粘結(jié)劑的含量用在模擬。使用的原料材料特性剩余計(jì)算域進(jìn)行了數(shù)值模擬。粘合劑的粘度GB的依賴性,對(duì)溫度T,由所述
其中Bb是振幅系數(shù)和Tb,b是阿侖尼烏斯型系數(shù),類似于方程(2)。非零壁速度,這是所謂的滑移現(xiàn)象,效果在厚度為d的滑層,這取決于墻體的剪切速率總重量和溫度,如圖所示被占
其中a為振幅系數(shù),b是阿侖尼烏斯型系數(shù),m是冪律指數(shù)。
表1輸入數(shù)據(jù):工藝參數(shù)
灌裝時(shí)間 tf 1.0s
切換點(diǎn), SO 98%
注射溫度 Ti 130uC
模具壁溫度 Tw 35uC
輸出參數(shù)
如前面所述,輸出過(guò)程的參數(shù)被分為三類,并分別列于表5-7。它們的值是根據(jù)上述輸入?yún)?shù),它被用于對(duì)靈敏度分析初始或參考值來(lái)計(jì)算。每個(gè)輸出參數(shù)的含義將在“結(jié)果與討論”部分進(jìn)行討論。
敏感度分析
對(duì)于敏感性分析,對(duì)輸入?yún)?shù)是變化的,即在固定范圍(?5%)和輸出參數(shù)的響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控。靈敏度是根據(jù)以下公式計(jì)算的無(wú)量綱因變量相對(duì)于無(wú)量綱獨(dú)立變量的梯度或斜率
(5)
靈敏度的定義用于比較具有不同尺寸的輸入和輸出參數(shù)。例如,21.5靈敏度值表示輸出的百分比減量是1.5%,如果百分比增量輸入的是1.0%,并且是獨(dú)立的輸入和輸出參數(shù)的單位。
結(jié)果與討論
模擬被執(zhí)行改變?cè)谏弦还?jié)中所描述的輸入?yún)?shù)。仿真結(jié)果如下所列的各個(gè)輸出參數(shù),開(kāi)始與壓力相關(guān)的參數(shù),則與溫度相關(guān)的,最后流有關(guān)的參數(shù)。顯著性是根據(jù)上面的定義,被稱為“強(qiáng)”在水平>1.0,在0.5和1.0和“弱”時(shí)的水平,0.5之間的范圍“中”。每一組輸出參數(shù)在此討論
一節(jié)。
壓力相關(guān)的輸出參數(shù)
注射壓力
原料在模具中流動(dòng)是壓力驅(qū)動(dòng)的。在噴嘴的壓力上升為模具型腔開(kāi)始填寫(xiě),并繼續(xù)這樣做,直到在切換到保壓壓力發(fā)生。在噴嘴當(dāng)切換發(fā)生時(shí)的最大壓力被稱作噴射壓力,這是一種注塑成型機(jī)的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。因此,注射模塑機(jī)的尺寸可以基于所預(yù)測(cè)的噴射壓力來(lái)選擇。注射壓力的不當(dāng)規(guī)范可導(dǎo)致幾種類型的在成型部件的缺陷。一個(gè)模腔可超過(guò)打包,創(chuàng)建一個(gè)Flash或者它也可以是下打包,創(chuàng)造了短射。其他模具填充問(wèn)題包括噴射和形成的熔接線。因此,最小注射壓力,這對(duì)于模塑的驅(qū)動(dòng)力,最好是有一個(gè)良好的部分沒(méi)有缺陷。
圖2a和b歸納對(duì)輸入?yún)?shù)的分別拉伸桿和板的注射壓力的靈敏度。為拉伸桿的最大影響來(lái)自變異在原料性質(zhì),特別是原料的粘度參數(shù)n和鋱具有很強(qiáng)的水平和C具有中等水平(圖2a) 。作為回報(bào)高粘度材料需要較高的注射壓力,以填補(bǔ)一部分。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)同質(zhì)原料一致的成型結(jié)果的重要性。在這個(gè)過(guò)程中參數(shù),具有很強(qiáng)的層次和注射溫度Ti ,具有中等水平的變化也引起注射壓力顯著的變化。在開(kāi)關(guān)過(guò)度延遲引起的增加所要求的噴射壓力。注射壓力表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)撵`敏度水平朝向的Ti因?yàn)闇p小與溫度的上升,原料的粘度,從而導(dǎo)致在注射壓力也相應(yīng)減少。相對(duì)于組件的幾何參數(shù)的敏感性,部分厚度(PT)和澆口直徑(GD) ,具有中等水平造成最敏感的輸出反應(yīng)。例如,一個(gè)較小尺寸的柵極將需要較高的注射壓力。
對(duì)于該板的幾何形狀,類似的靈敏度行為觀察(圖2b)。甲顯著觀察是注射壓力超過(guò)點(diǎn)開(kāi)關(guān)的板,在與拉伸桿比較的敏感性增加。注射朝SO壓力的靈敏度較大的組分增加。此外,原料的參數(shù)表現(xiàn)出了明顯的影響,尤其是粘度參數(shù)為n和Tb。對(duì)于幾何參數(shù)和工藝條件的結(jié)果為板看起來(lái)非常類似于拉伸桿。對(duì)于這兩個(gè)幾何體,粘合劑參數(shù)為輸出參數(shù)注射壓力靈敏度方面發(fā)揮的作用微乎其微??傮w而言,靈敏度分析表明,兩個(gè)拉伸桿和板的幾何形狀的注射壓力是最敏感的改性的交模型n和Tb的粘度參數(shù)和SO。
圖2 注射壓力的敏感性總結(jié)對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行拉伸桿和b板 圖3 對(duì)鉗位輸入?yún)?shù)有效拉伸桿和b板的靈敏度摘要
鎖模力
所需的夾緊力成比例地相關(guān)的部分的投影面積:較大的投影面積,更多的夾緊力是必要的。這是機(jī)器的選擇對(duì)于給定的模具空腔的一個(gè)給定的量很重要。如果可用的夾緊力不足,則模具不會(huì)完全關(guān)閉,豐富的閃光可能發(fā)生。夾緊力有助于夾持過(guò)程并允許部分填充和包裝正常。到高夾緊力導(dǎo)致的功耗增加,并可能在金屬模具壽命的降低。因此,夾持力的最佳范圍存在于任何給定的模制的情況。
圖3a和b歸納對(duì)輸入?yún)?shù)的分別拉伸桿和板的夾緊壓力的靈敏度。大多數(shù)結(jié)果與注射壓力,因?yàn)榱Φ扔趬毫Τ艘悦娣e,與門(mén)的大小并非由于其小的投影面積的主要貢獻(xiàn)者。如在注射壓力的情況下,最大的影響力從原料性質(zhì)起源,在特定的原料粘度參數(shù)n和鋱具有很強(qiáng)的水平和C具有中等水平。在PT是具有兩個(gè)幾何上的夾緊力顯著影響力的唯一幾何參數(shù)。觀察到的加工條件的兩個(gè)幾何之間的唯一區(qū)別。的工藝條件分析表明比較拉伸桿和板時(shí),在靈敏度的趨勢(shì)變化。為拉伸桿(圖3a) ,僅在SO是顯著,而對(duì)于所述板(圖3b)都SO和注射溫度Ti ,導(dǎo)致在夾緊力的顯著變動(dòng)。類似的觀察與注射壓力,為板的夾緊壓力,因?yàn)轱@示的部分的大小的敏感性增加超過(guò)點(diǎn)與拉伸桿比較,該開(kāi)關(guān)。
最大剪應(yīng)力
剪切應(yīng)力是引起該層開(kāi)始運(yùn)動(dòng)材料的層與層之間的力。足夠高的剪切應(yīng)力可以建立這種現(xiàn)象被稱為剪切稀化,可以降低材料的粘度。粘度是由裝置的重整大分子,稱為剪切誘導(dǎo)的分子取向,以及在原料中的粒子減少。大多數(shù)聚合物顯示出的臨界剪切應(yīng)力斷裂C-C鍵,這導(dǎo)致在該部件的嚴(yán)重缺陷,如分層,降低強(qiáng)度,尺寸穩(wěn)定性等。因此,最大的剪切應(yīng)力是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù),這通常發(fā)生在接近門(mén)或在最薄的部分的壁上。最大剪應(yīng)力具有高的靈敏度,以使原料性質(zhì)N, Tb和介質(zhì)1到C,這兩種幾何形狀也是如此(圖4a和b)。在SO還顯示了最大剪應(yīng)力的介質(zhì)的影響。為拉伸桿和板的靈敏度水平的差異是各幾何分量的大小主要是因?yàn)轱@著的。
圖4最大壁面切應(yīng)力敏感性總結(jié)對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行拉伸桿和b板 圖5的對(duì)輸入?yún)?shù)的拉伸桿和b板熔體前沿溫差靈敏度摘要
溫度相關(guān)的輸出參數(shù)
熔體前沿溫差
?均勻的溫度在熔體前沿是非常重要的,以產(chǎn)生良好的部分,在流動(dòng)方向上均勻的性能。熔體前沿溫度是在給定位置處的溫度為給定的填充時(shí)間。因此,熔體前沿的溫度分布不是情節(jié)在同一時(shí)間。熔體前沿溫度差的定義是在熔體前沿的溫度分布的最大值和最小值之間的差。不均勻熔體前沿溫度在整個(gè)部分可能導(dǎo)致不均勻的包裝和部分冷卻,創(chuàng)造了許多缺陷,如在收縮和強(qiáng)度各向異性特性。這些各向異性特性可能會(huì)導(dǎo)致在燒結(jié)過(guò)程中的脫脂工藝裂縫和嚴(yán)重的翹曲。此外,焊接線和短鏡頭是可以從一個(gè)部分凍結(jié)前關(guān)閉其他地區(qū)完全填滿,這是造成低熔融溫度前方的區(qū)域中創(chuàng)建了一些問(wèn)題。
圖5a和b顯示了熔體前沿溫度差的各種輸入?yún)?shù)的靈敏度。原料R, CP和k的熱性能,表現(xiàn)出較強(qiáng)的敏感性水平和n弱靈敏度級(jí)別,為幾何。為拉伸桿的幾何形狀的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為中等水平顯著,而對(duì)于板幾何鋱變得與介質(zhì)的水平很重要。材料的儲(chǔ)存熱量的能力可以允許更均勻的溫度在熔體前沿。對(duì)于拉伸桿幾何等顯著參數(shù)包括所有四個(gè)幾何參數(shù): PT具有較強(qiáng)的層次和GD ,轉(zhuǎn)輪直徑( RD)和澆口直徑( SD)與中等水平。通過(guò)流道,澆口和部分為較高的值的變化厚度創(chuàng)建一個(gè)較高的溫度差,由于較厚區(qū)域需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)冷卻。板幾何仿真竟然是具有較強(qiáng)的層次和SD中等水平, PT敏感。該工藝條件下灌裝時(shí)間tf ,注射溫度Ti和SO具有較強(qiáng)的層次和墻體溫度Tw具有中等或較弱的水平,均表現(xiàn)敏感。當(dāng)快速的填充時(shí)間的使用,該材料仍然是熱的在填充時(shí)模腔被完全充滿的末端,從而創(chuàng)建具有更高粘性發(fā)熱效應(yīng)較小的溫差。逾期超過(guò)開(kāi)關(guān)具有較強(qiáng)的負(fù)向靈敏度,因?yàn)樵谇袚Q后,熔體前沿速度通常會(huì)降低。
保壓時(shí)間
保壓時(shí)間是需要的供給材料,以補(bǔ)償由于冷卻在模腔,然后在必要時(shí)間的柵極凍結(jié)收縮的時(shí)間。如果填料時(shí)間太短的收縮不會(huì)被完全補(bǔ)償和倒流的一部分通過(guò)柵遞送系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生,而如果它太長(zhǎng),生產(chǎn)效率有所降低,因?yàn)闆](méi)有必要包一旦柵極是凍結(jié)。填料時(shí),是各種輸入數(shù)據(jù)的敏感,并顯示了相同的結(jié)果為兩者的幾何形狀(圖6a和b)。正如人們所預(yù)料的,原料的能源相關(guān)參數(shù),如密度ρ ,比熱容Cp和熱導(dǎo)率k和退出溫度Te變得很重要。如果材料儲(chǔ)存的熱量和更長(zhǎng)的保持熔融狀態(tài)才能夠把其柵極連接到凍結(jié)的時(shí)間更長(zhǎng)。澆口直徑,注射溫度Ti和模具壁溫度Tw是唯一的其他顯著參數(shù)。的澆口直徑較大的不再需要的柵極凍結(jié)的時(shí)間量。當(dāng)熱熔性或高模具溫度時(shí),門(mén)的冷凍時(shí)間也將延長(zhǎng)。兩個(gè)拉伸桿和板幾何形狀的包裝時(shí)間是最敏感的原料密度ρ ,比熱容Cp ,導(dǎo)熱系數(shù)K,彈出溫度Te和GD 。
圖6 圖7
冷卻時(shí)間
冷卻時(shí)間是非常重要的因噴射,以確保令人滿意的一部分。而對(duì)于生產(chǎn)的原因,最好保持最短冷卻時(shí)間,冷卻時(shí)間不足可能會(huì)導(dǎo)致具有缺陷的部分排出時(shí),由于其強(qiáng)度低。翹曲和縮痕是從零件被彈出太熱常見(jiàn)的問(wèn)題。如果沒(méi)有足夠的冷卻時(shí)間是允許的,該部分也可能會(huì)粘在模具而導(dǎo)致的問(wèn)題彈射離開(kāi)頂針痕跡。
類似包裝時(shí),冷卻時(shí)間是各種各樣的原料,即原料的密度或,比熱容Cp,導(dǎo)熱系數(shù)k和噴射溫度Te的能量有關(guān)的參數(shù)敏感(圖7a和7b)。再次根據(jù)材料,有些材料消暑的比別人快,不存儲(chǔ)盡可能多的熱量,這取決于它們的熱容量。鉑,注射溫度Ti和模具壁溫度Tw是唯一的其他顯著參數(shù)。該方程為冷卻涉及所有這些參數(shù)來(lái)進(jìn)行冷卻的一部分,噴射之前所需的時(shí)間量。兩個(gè)拉伸桿和板的幾何形狀的冷卻時(shí)間是最敏感的原料的密度ρ,比熱容Cp,導(dǎo)熱率k,噴出溫度Te和PT。靈敏度分析表明了相同的結(jié)果為幾何形狀。
流相關(guān)的輸出參數(shù)
最大剪切速率
剪切速率被定義為剪切應(yīng)變隨時(shí)間的變化率。通常,最大剪切速率發(fā)生在模具壁,從而導(dǎo)致高的分子取向,從低剪切區(qū)的剪切誘導(dǎo)的粒子遷移到高剪切速率區(qū),高流動(dòng)引起的殘余應(yīng)力,僅舉幾例。
最大剪切速率表現(xiàn)出高靈敏度的填充時(shí)間tf和GD這兩種幾何形狀也是如此(圖8a和b)。該材料被越快地填充腔體的剪切速率越高。如果有一個(gè)小的澆口直徑的材料流過(guò),這將產(chǎn)生高的剪切速率的區(qū)域。對(duì)于拉伸桿的另一顯著參數(shù)是SO和幾何參數(shù)PT和SD 。 Tb和m為介質(zhì)的意義。對(duì)于板幾何形狀, SO和PT呈輕微的意義。因此,拉伸桿的幾何形狀的變化TF ,SO, PT ,SD和GD顯示的最大剪切速率強(qiáng)烈的意義,而對(duì)于該板的幾何形狀僅在SO和GD被確定為是顯著。
圖8 圖9
熔體流動(dòng)速率和熔體流動(dòng)面積
在這里,作者提出的結(jié)果的兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)和工藝參數(shù):熔體前沿速度(MFV)和熔體前沿區(qū)(MFA)。正如其名稱所暗示的,MFV是熔體前沿推進(jìn)速度。熔體前部區(qū)域被定義為推進(jìn)熔體前沿的截面積:熔體前沿乘以該部分,澆道的截面積,或者是兩者的總和的厚度的任一長(zhǎng)度,如果熔體流動(dòng)在這兩個(gè)地方。在任何時(shí)間,本地MFV和MFA的產(chǎn)物沿所有移動(dòng)方面是相等的體積流速[19]
(6)
熔體前沿的動(dòng)態(tài)或許充模的至少很好的理解方面都超出了本設(shè)計(jì)指南的范圍。然而,眾所周知,較高的熔體前沿的速度,較高的表面應(yīng)力和分子取向和顆粒遷移的程度。的部分內(nèi)可變方位,可變速度在填充過(guò)程中熔體前沿的結(jié)果,導(dǎo)致了不同的收縮和翹曲的部分。因此,理想的是保持恒定的速度在熔體前沿到整個(gè)部分產(chǎn)生均勻的分子和顆粒的遷移。熔體前沿速度和外交部是重要的設(shè)計(jì)參數(shù),特別是對(duì)于填充模腔時(shí)平衡流動(dòng)。例如, MFA可以用來(lái)作為指標(biāo)來(lái)定量比較流量平衡的程度。更具體地,當(dāng)流量不平衡,熔體前沿的部分達(dá)到型腔的端部,而其它部分則仍在移動(dòng)。外交部突然改變,只要這種不平衡的情況發(fā)生。另一方面,平衡流一般具有MFA的所述空腔中的最小變化。[19]
圖10 圖11 平均熔外交部對(duì)輸入?yún)?shù)的敏感性摘要拉伸桿和b板
兩者的平均MFV和MFV的標(biāo)準(zhǔn)偏差是唯一敏感到PT(圖9a和9b和10a和b)。平均MFA是在填充時(shí)間tf敏感和SO(圖11a和b)所示。對(duì)于拉伸桿幾何很強(qiáng)的敏感性的變化,灌裝時(shí)間tf存在。在MFA的標(biāo)準(zhǔn)偏差顯示出高靈敏度的填充時(shí)間tf這對(duì)于兩個(gè)幾何也是如此(圖12a和b)。為拉伸桿的另一顯著參數(shù)是幾何參數(shù)PT和GD(強(qiáng)顯著性),以及RD(弱顯著性)。對(duì)于板幾何形狀,PT和SD呈輕微的意義。
圖12標(biāo)準(zhǔn)偏差的敏感度在外交部總結(jié)對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行拉伸桿和b板 圖13 的對(duì)輸入?yún)?shù)的拉伸桿和b板輸出參數(shù)的相對(duì)敏感性比較:固強(qiáng)水平,孵化中等水平和空白水平較弱
總結(jié)
靈敏度分析的結(jié)果總結(jié)于圖部13a和b 。整體畫(huà)面顯示兩個(gè)壓力相關(guān)的和與溫度相關(guān)的輸出參數(shù)大多是敏感的處理?xiàng)l件,幾何條件和原料性質(zhì),而流相關(guān)的輸出參數(shù)顯示到過(guò)程條件和幾何條件的敏感響應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)幾何體的粘結(jié)劑特性似乎只發(fā)揮次要作用。這可能是由于這樣的事實(shí),其中用于計(jì)算所述粘合劑性能的計(jì)算域是非常小的,即只在旁邊的模具壁的滑動(dòng)層。對(duì)剩余的域的原料數(shù)據(jù)被用來(lái)描述材料的行為。
筆者預(yù)計(jì),敏感性分析工具本文件中提出將設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工程師在粉末注射成形行業(yè)的重要工具。這些程序?qū)U(kuò)展到在未來(lái)的研究中包裝和PIM的冷卻階段的分析。它也計(jì)劃這個(gè)概念適用于陶瓷系統(tǒng),其中從那些在本研究中發(fā)現(xiàn)的不同的相關(guān)性,預(yù)期,因?yàn)閮烧叩臒嵝再|(zhì)(比熱容,熱導(dǎo)率)和流變性質(zhì)顯著有別于所用的316L不銹鋼在本研究中。
結(jié)論
316L不銹鋼的PIM首次采用基于靈敏度分析的原則,系統(tǒng)的程序進(jìn)行分析。本程序在本研究中開(kāi)發(fā)的,發(fā)現(xiàn)有以下關(guān)鍵屬性。
1。因次靈敏度值促進(jìn)了主導(dǎo)參數(shù)的PIM所考慮的系統(tǒng)的識(shí)別。
2。該過(guò)程明確粘合劑體系,原料,零部件和模具的幾何形狀和加工條件的特定屬性的相對(duì)重要性
基于在每個(gè)類別中的輸入?yún)?shù)和給定的目標(biāo)規(guī)格之間的相關(guān)性。
3。新過(guò)程提供了可以應(yīng)用到需要進(jìn)行優(yōu)化,在設(shè)計(jì)階段,并仔細(xì)監(jiān)測(cè),并在生產(chǎn)階段控制參數(shù)的有力的方法。
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