一、快速发展的水辅助注射成型技术（论文文献综述）
王彦卿[1]（2021）在《气体-水-辅助注塑工艺的实验研究》文中提出气体-水-辅助注塑技术（Gas-Water-Assisted Injection Molding,GWAIM）是一种新型的注塑工艺,其利用高压气体推动模具型腔内熔融的聚合物向前充填满模具型腔获得中空管件,而后高压水注入到气体穿透后所得空腔中,排出气体同时进行保压冷却,最后排水开模取得成型管件。本文在气体辅助注塑工艺（Gas-Assisted Injection Molding,GAIM）工艺和水辅助注塑工艺（Water-Assisted Injection Molding,WAIM）工艺的研究基础上,将两种成型工艺结合成GWAIM新型工艺,该工艺成型的管件具备内壁质量更光滑、壁厚更加均匀等优良特点,其相关研究匮乏。采取实验的方法对比了不同成型工艺所制取管件的质量,研究了工艺参数和不同成型材料对GWAIM管件质量的影响,从而使该技术在实际生活取得更广泛地应用。本文主要工作如下:（1）阐述了GWAIM工艺成型的过程及特点,简要介绍了国内外GAIM和WAIM技术的研究现状,确定本文的研究内容与思路。（2）基于现有的注塑机、气体辅助成型设备、注水系统、模温机、空压机以及注塑模具,根据GWAIM工艺的成型原理,在原有的WAIM实验设备的基础上,通过改造搭建了GWAIM的实验平台:设计了注气-注水装置,将注气与注水通道集中于同一阀体实现注气或注水的切换;设计了排气-排水装置,气缸控制阀芯进退,利用阀芯顶破端部表面熔体冷凝包覆层,使管件中的气水排出外界;在动模仁的侧面设计流体排出孔,保证气体和水从模具侧面排出,在型腔与溢料腔之间设计了排气-排水装置的安装孔。（3）以聚丙烯（PP）为原料,采用短射法进行GAIM、WAIM、GWAIM三种成型工艺实验制取管件,对不同成型工艺所取得的管件进行残余壁厚、均匀性、内壁质量的比较,实验发现:三种工艺成型管件残余壁厚大小关系为GAIM>GWAIM>WAIM,GWAIM与GAIM管件残余壁厚相差不大,GWAIM管件壁厚标准偏差最小,其波动最小;通过计算同心度和中空率及标准偏差分析了三种成型管件沿流动方向管件壁厚的均匀性,对于GAIM、GWAIM成型工艺的管件,P1位置的同心度较低,P2位置过后同心度逐渐升高并有逐渐保持平衡的趋势,WAIM工艺穿透过程一直处于相对稳定的状态,三种工艺管件中空率大小为WAIM>GWAIM>GAIM;管件内壁质量GWAIM比GAIM管件内壁更光亮、壁厚更薄,比WAIM管件壁厚更加均匀。制取三种工艺管件试样进行扫描电子显微镜（SEM）和偏光显微镜（PLM）观察,试样沿壁厚层可细分为近模壁层、中间层及近内壁层,实验发现:GAIM工艺试样的微观形态总体上呈现凹凸不平,粗糙的状态,WAIM工艺试样微观形貌上总体表现为长条形状,GWAIM工艺试样微观形态上呈现薄片层状,质地光滑,从近模壁层至近内壁层,断面微观不平整度逐渐减小;三种工艺试样具有相似的晶体结构,在近内壁层、中间层、近模壁层均存在致密细小的球晶,但形状尺寸呈现不规则状态。在相同工艺成型样件下,近模壁层和近内壁层的球晶分布更加致密,中间层球晶相对稀疏些,近模壁层比近内壁层球晶分布更密。GWAIM工艺成型试样近内壁层与近模壁层的球晶分布均比GAIM试样更致密,三种工艺成型试样中间层晶体分布相似。（4）通过单因素实验和正交实验考察了主要工艺参数对GWAIM管件残余壁厚的影响。选取聚丙烯（PP）为原材料进行短射法GWAIM的实验研究。通过单因素法考察了工艺参数对管件残余壁厚的影响,发现:注气压力、注气延迟时间、模具温度对管件残余壁厚的影响比较明显,熔体温度、注水压力、注水延迟时间对管件残余壁厚影响较小。进行了六因素五水平的正交实验,利用极差分析法和方差分析法研究了主要工艺参数对成型管件的质量影响,发现:沿流动方向各工艺参数对管件P1、P2、P3、P4四个位置残余壁厚的影响不同,获得最薄壁厚的最佳工艺参数组合为:熔体温度220℃、注气压力6MPa、注气延迟时间7s、注水压力6MPa、注水延迟时间9s、模具温度70℃;注气压力对GWAIM管件P1、P2、P3处的壁厚贡献率最高,并且对管件P1、P2处壁厚有显着性影响;管件沿着流动方向壁厚呈减小趋势;此外还研究了工艺参数对管件壁厚标准偏差的影响,工艺参数对管件壁厚标准差的影响大小关系为:模具温度>注气压力>熔体温度>注水压力>注水延迟时间>注气延迟时间。（5）选取HDPE、PS、PA6、PBT四种材料进行WAIM和GWAIM实验,发现HDPE、PS、PA6适用于GWAIM工艺,表现出优良的壁厚,GWAIM工艺材料适用性比WAIM更广,但也存在材料适用性问题。不同材质GWAIM管件总体残余壁厚大小关系为PA6>HDPE>PS>PBT,PA6材质管件残余壁厚最为均匀。通过扫描电镜（SEM）观察对比不同材料的WAIM和GWAIM试样断面形貌,表明材料特性不同所成型的GWAIM管件在微观形貌上会有较大差别。
徐盼[2]（2020）在《聚丙烯/聚酰胺6共混物的水辅助共注塑工艺-形态-性能研究》文中认为水辅助共注塑技术（Water Assisted Co-Injection Molding,WACIM）是一种集合了水辅助注塑（Water Assisted Injection Molding,WAIM）技术和共注塑（Co-Injection Molding,CIM）技术优点的可生产具有多层结构中空制品的新型注塑技术。共混物在WACIM技术中的应用可有效改善产品的性能和该工艺的适用性。但目前国内外对共混物的WACIM工艺的研究尚属空白。为此,本文以基相为聚丙烯（Polypropylene,PP）和分散相为聚酰胺6（Polyamide 6,PA6）的共混物为外层,纯PP为内层的WACIM工艺为研究对象,借助实验和模拟相结合的手段,考察分析工艺参数、共混物材料配比对成型试样壁厚分布、力学性能、微观形态结构分布的影响规律及影响机理,以期更好地理解和把握共混物的WACIM工艺。本文的主要工作内容及结论如下:（1）阐述了WAIM、CIM和WACIM等技术的成型原理、过程、理论研究以及共混物在注塑工艺中的应用,并确定了本文的研究内容和思路。（2）通过共混挤出造粒机制备分散相PA6质量百分比为10%、20%、30%和40%的PP/PA6共混物,并进行熔融指数性能测试。发现:随着温度升高,共混物熔融指数提高;随着PA6质量百分比的增大,共混物熔融指数降低。（3）通过正交实验考察了分散相与基相配比为3:7的PA6/PP共混物的WACIM工艺中工艺参数对壁厚分布的影响,发现:管件总残余壁厚和外层壁厚随外层熔体注射温度升高呈下降趋势,而内层壁厚变化趋势不明显;管件总残余壁厚和外层壁厚随熔体切换延迟时间增大呈增加趋势,而在3s时间以上时内层壁厚变化趋势不明显;管件总残余壁厚、外层壁厚和内层壁厚随注水延迟时间增大呈增加趋势;管件总残余壁厚和内层壁厚随注水压力增大呈下降趋势,而在7MPa压力以上时外层壁厚变化趋势不明显;随着内层熔体注射压力增大,管件内层壁厚呈增加趋势,外层壁厚呈下降趋势,而总残余壁厚变化趋势不明显;随着模具温度增大,管件总残余壁厚、外层壁厚和内层壁厚均呈下降趋势。通过单因素实验考察了PP/PA6共混物的WACIM工艺中的共混物材料配比对壁厚分布的影响,发现:在选定的工艺条件下,PA6质量百分比为10%时,外层残留壁厚略薄,而在PA6质量百分比为20%-40%时,外层残留壁厚更厚些。（4）通过拉伸实验考察工艺参数和共混物材料配比对WACIM管件拉伸强度的影响,发现:管件拉伸强度随外层熔体注射温度的升高而下降,随熔体切换延迟时间和注水延迟时间的增大而增加;而模具温度对管件拉伸强度的影响不明显。PA6质量百分比越大,管件的最大拉伸载荷和拉伸强度越大;当PA6质量百分比为10%-20%时,断裂伸长率增加,而当PA6质量百分比为20%-40%时,断裂伸长率下降。（5）通过偏光显微镜（Polarized optical microscopy,POM）和差示量热扫描仪（Differential scanning calorimetry,DSC）的微观观测考察了各相结晶形态、结晶度及分布特点,以及微观形态与工艺及力学性能间的关联。研究发现:所有PA6质量百分比的样品中近模壁处、外层近界面处、内层近界面处和近水处更容易形成致密的晶体分布,外层中间位置和内层中间位置晶体分布相对粗大稀疏;拉伸强度最小的22号样品要比拉伸强度最大的5号样品的各相结晶分布更加细小致密;在管件外层,不同质量配比的WACIM管件中PP的结晶度从近模具壁处到近界面处均呈下降趋势,其中10%PA6共混物的PP结晶度变化幅度较小,而40%PA6共混物的PP结晶度大幅下降。除30%PA6共混物外,其他三种配比表现为PA6含量越高,PP结晶度越大。在管件内层的PP结晶度分布无规律可循。在管件外层,除30%PA6共混物的PA6结晶度从近壁面到近内层界面处线性下降外,其他三种质量配比都表现出中间位置处PA6的结晶度最高,而近模壁处和近内层界面处结晶度更低;PA6质量百分比为40%的PA6中间与两侧的结晶度差异较小。在管件内层,5号管件和22号管件中PP的结晶度表现为内层中间位置处PP的结晶度最高,而内层近界面处和近水处结晶度低。在管件外层,5号管件PP结晶度越往内结晶度越低,而22号管件在近内层界面处PP的结晶度最高。在管件外层,5号管件中PA6的结晶度始终大于22号管件中PA6的结晶度,说明PA6结晶度越高,材料拉伸强度越大。（6）基于ANSYS–Fluent软件平台,结合自编UDF函数,实现了WACIM工艺充填过程的模拟。模拟发现:在内层熔体穿透时,穿透前沿前面的外层熔体截面速度曲线表现为接近柱塞流的特征;在穿透前沿后的外层熔体在内层熔体的流动下还有较小的拖曳流。外层熔体速度随内层熔体前沿的穿透迅速下降,临近凝固壁面的外层熔体应变率峰值随内层穿透的进行迅速下降,临近内层穿透界面内的内层熔体应变率随内层前沿穿透迅速上升;临近穿透界面的外层熔体应变率随着内层熔体的穿透先向上小幅上升,而后迅速降低。在水穿透时,水的穿透对外层熔体没有影响,水穿透后对外侧的内层熔体无拖曳作用;临近穿透界面的内层熔体速度随水前沿的穿透迅速下降,临近外层熔体的内层熔体应变率峰值随水穿透的进行迅速降至0,临近水穿透界面处的内层熔体的应变率随水前沿穿透的进行先升高而后下降至0。通过模拟分析的结果印证和解释了结晶形态及分布和结晶度差异的形成原因,结合实验和观测的结果更好地揭示了PP/PA6共混物的WACIM成型过程和成型机理。
蔡圳南,柳和生,黄兴元,余忠,王都阳[3]（2020）在《不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟》文中研究说明使用流体力学软件,对使用溢流法的三维120°～150°弯曲圆管件进行了水辅助注射成型可视化研究。分别改变水针口径尺寸、注水延迟时间、注水压力与熔体温度,分析其对制件内部水穿透行为的影响。结果表明,水针口直径为7 mm时,能显着增加制件的内部穿透长度并得到残余壁厚更薄的制件;受水针结构影响,注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250℃时,水穿透长度最优能增长400%,壁厚减少20%;在注水延迟时间为1 s、注水压力为10 MPa、熔体温度为230℃时,穿透长度最大达到298 mm;注水延迟时间为1 s、注水压力为8 MPa、熔体温度为250℃时,比熔体温度为210℃和230℃的实验组受水针影响严重;缩短注水延迟时间、增加注水压力、升高熔体温度都能有效增大制件的中空率,成型出更薄的管件,但是水针对水辅助注射成型的影响不容忽视,其微小变化能极大地改变成型制件的内部型腔,有效提高水穿透行为的效率。
杨建根,贺宗贵[4]（2019）在《水辅助注射成型制品缺陷机理》文中研究表明水辅助注射成型是生产中空塑料制品的新方法,具有制品质量更轻、壁厚更均匀以及成型周期更短等优点。由于新的工艺参数的引入,制品质量变得更加难以控制,容易产生一系列的制品缺陷问题。归纳总结了水辅助注射成型的主要制品质量缺陷问题,如不规则残留壁厚、指形化和空心孔等,对这些缺陷问题进行了机理分析。此外,从聚合物的材料特性、制品的结构尺寸,以及成型工艺参数等方面提出了避免缺陷的改进措施及方法。
周海迎[5]（2019）在《短纤维增强聚合物水辅注塑穿透和纤维取向机理及优化研究》文中认为水辅助注射成型具有制件残余壁厚薄、成型周期短、经济性较好等工艺特点,近年来受到越来越多的关注,采用短纤维增强聚合物为原料,能显着提高制件的机械性能,但是由于短纤维的加入,使得水辅助注射成型工艺变得更为复杂。基于短纤维增强聚合物水辅助注射成型工艺的复杂性,本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对该工艺的高压水穿透、残余壁厚及纤维取向分布等问题开展了研究。主要研究内容和成果如下:（1）残余壁厚是影响短纤维增强聚合物水辅助注射成型制件机械性能的重要指标,与工艺参数存在非线性关系。本文对短纤维增强聚合物溢流法水辅助注射成型进行数值模拟,以中心复合设计方法进行实验设计并获取残余壁厚的样本数据,采用线性回归方法建立残余壁厚与工艺参数间的响应面多元二次代理模型,通过方差分析考察残余壁厚对熔体温度、模具温度、注水延迟时间、注水压力及注水温度的敏感性,并分析参数交互作用对残余壁厚的影响。研究结果表明注水压力、注水延迟时间及注水温度是残余壁厚的极显着影响参数;且随着注水压力的增大,残余壁厚值逐渐减小,而随着注水延迟时间的延长和注水温度的升高,残余壁厚值逐渐增大。（2）沿着轴向10个均匀分布的部位获取短纤维增强聚合物水辅助注射成型制件的残余壁厚,利用标准偏差方法对残余壁厚分布均匀性进行表征,采用人工神经网络-遗传算法混合建模方法建立了工艺参数与残余壁厚均匀性之间的非线性数学代理模型,结合方差分析,考察了工艺参数对残余壁厚均匀性的影响。研究结果表明,熔体温度、注水延迟时间和注水温度对残余壁厚均匀性有重要影响。应用混合模型作为遗传算法的适应度函数,对残余壁厚进行了优化,获得的最小残余壁厚标准偏差为0.0972,将优化后的工艺参数进行数值模拟,得到的标准偏差为0.09,表明残余壁厚分布均匀性得到了改善。（3）水辅助注射成型不同于传统注射成型,其短纤维取向分布相对复杂。文中以中空直管为例,对溢流法水辅助注射成型短纤维取向进行3D数值模拟,并通过模拟结果与SEM照片比照来验证短纤维取向预测模型的有效性。提取断面不同厚度处的取向张量值,分析了溢流法水辅助注射成型中短纤维取向机理。模拟结果表明残余壁厚中短纤维取向分布具有明显的外层-壳层-内层结构特点,外层和壳层中短纤维以沿着轴向取向分布为主,周向次之,径向最弱,靠近水道的残余壁厚内层受到高压水柱影响短纤维趋于自由取向分布;对不同部位断面进行分析,由于存在不同应力场和速度场,短纤维在三个方向的取向张量分量沿轴向有一定变化,同时溢流口模具结构对其存在影响。（4）由于残余壁厚中短纤维具有分层取向特点,结合层板理论,采用平均取向方法对整体残余壁厚进行了表征。通过正交实验设计、极值分析、方差分析和混合建模方法,建立了工艺参数和短纤维取向度的数学模型,研究了熔体填充时间、熔体温度、模具温度、注水延迟时间、注水压力和注水温度这六个工艺参数对短纤维取向度的影响。结果表明,注水压力、熔体温度和注水温度对短纤维取向度的影响显着。随着注水压力和熔体温度的升高,短纤维取向度降低,随着注水温度的升高,短纤维取向度上升。（5）制件机械性能的提高主要体现在短纤维取向这一方向,为了提高短纤维增强聚合物水辅助注射成型制件的抗压性能,希望更多短纤维沿着周向进行取向排列。本文考察了主要工艺参数对短纤维周向取向张量分量的影响,研究结果表明短纤维周向取向张量分量随熔体温度和注水压力的增加而增加,而与注水延迟时间的变化关系则相反。通过对工艺参数的优化,获得最大短纤维周向取向张量分量值为0.23。
张伟[6]（2019）在《短纤维增强聚合物圆管件水辅助注射成型机理研究》文中研究表明纤维增强聚合物复合材料不仅能够很好地保留原有聚合物基体的性能,而且还能提高其成型制品的力学性能,现阶段被广泛应用于实际生产生活中。注射成型是纤维增强聚合物复合材料主要成型方式之一,水辅助注射成型（water-assisted injection molding,WAIM）技术是现阶段最具有发展潜力的新兴流体辅助注射成型技术之一,且相比于气体辅助注射成型技术和传统注射成型技术,其优势明显,应用前景也更广泛。通过水辅助注射成型短纤维增强聚合物制品不仅能够很好地保留WAIM纯树脂制品的质量,而且还具有复合材料制品优良的机械性能等优势,但是目前国内外关于水辅助注射成型技术的研究主要集中在成型纯树脂制品方面的研究,而关于纤维增强聚合物水辅助注射成型制品的研究甚少,因此明晰相关参数对短纤维增强聚合物水辅助注射成型制品质量的影响机理至关重要。本文利用三维数值模拟技术与实验相结合的方法进行了短纤维增强聚合物圆管件水辅助注射成型机理研究,以期对以后实际生产加工提供可靠的技术指导。本文的主要工作及相关结论总结如下:（1）对水辅助注射成型技术的两种主要成型工艺的工作原理以及研究进展进行了相关的概述。（2）基于聚合物加工流变学建立了短纤维增强聚合物水辅助注射成型数值模拟中多相流体的充填方程,以及对纤维取向模型的相关演变进行了概述。（3）借助于现有的商业3D注射成型软件进行了数值模拟实验,研究了相关注射成型工艺参数和纤维重量百分比对短射法水辅助注射成型中高压水穿透长度的影响,并进行了实验验证。结果发现:在短射法水辅助注射成型数值模拟中,高压水在20%短纤维增强聚丙烯（short glass fiber reinforced PP,SGFRPP）熔体中的穿透长度随着熔体短射量和注水压力的增加而下降;随着注水延迟时间的增加而增加;而随着熔体温度的升高只是略微的变化;此外,还发现高压水的穿透长度随着纤维含量的增加而减小。实验结果与数值结果相一致。（4）通过数值模拟和水辅助注射实验研究了相关工艺参数和纤维含量百分比对溢流法水辅助注射成型圆管件制品残余壁厚的影响,结果表明:制品的残余壁厚随着注水压力的升高而降低,随着注水延迟时间的增加而增加,而熔体温度对制品残余壁厚影响不明显;实验结果与数值模拟结果相一致。此外,还发现制品的残余壁厚随着注水压力的升高而越来越均匀,而随着注水延迟时间的增加而变得较不均匀;当注水压力较低时（6MPa）时,高压水穿透过程平稳性随着纤维含量的增加而下降,而且在制品中后段这种现象表现出较为显着。（5）通过数值模拟研究了OWAIM一个成型周期内制品整个厚度不同位置处的纤维取向状态随时间的变化情况,结果表明:当未注入高压水时,在制品厚度不同位置处的纤维取向呈现出典型的“皮芯”结构;随着高压水的注入,制品芯层的纤维取向得到了很好地改善。此外,还发现可以根据纤维取向将WAIM制品厚度分为三个区域（即水道层、芯层、壳层）,制品的壳层区域的纤维只是沿聚合物流动方向稍微形成取向,数值模拟结果与实验结论相一致。（6）通过数值模拟研究了相关工艺参数对OWAIM制品中纤维取向的影响,发现随着注水压力的升高,制品初始段位置的纤维取向无序区域变短;当注水延迟时间为3s时,制品初始段位置的纤维取向无序区域变短,而在中后段位置随着注水延迟时间的增加,纤维取向的有序区域减少;相较于210℃和270℃,成型熔体温度为250℃时,制品中的纤维有序区域相对最厚。数值模拟与实验结论相一致。（7）通过实验对比了较低水压（6MPa）和较高水压（10MPa）下纤维含量对OWAIM制品不同区域的纤维沿流动方向形成有序取向区域的影响,发现当水压6MPa时,在制品的初始段区域纤维的有序区域随着材料中纤维含量的增加而减小;而在制品的中后段纤维的有序区域随着材料中纤维含量的增加而增加,且这种现象在制品末端S5区域表现的最显着。而当注水压力较高（10MPa）时,随着成型材料中纤维含量的增加,制品初始段S1处的纤维沿流动方向的有序区域逐渐减小,但在制品的末端区域S4、S5区域的随着纤维含量的增加,水道层纤维分布更有序。
陈忠仕[7]（2019）在《基于方管短纤维增强聚合物水辅成型机理研究》文中研究表明短纤维增强聚合物水辅助注塑成型是将先进的成型技术和性能优异的材料相结合;不仅能缩短成型周期,降低生产成本,而且生产的制品也具有质量轻和性能好等特点,符合现代绿色化发展要求。但在前期研究中,多数为无水介质辅助的短纤维增强聚合物注塑成型或者无短纤维增强聚合物的水辅助注塑成型的研究,且这些研究主要都是基于由弧线构成的型腔结构,而对短纤维增强聚合物水辅助注塑成型纯直线构成的方形管材的相关研究很少。为探究其成型过程和成型机理,本文采用短玻璃纤维增强聚丙烯材料,运用模拟和实验相结合的方式,研究了注射方法、工艺参数和玻纤含量对制件残余壁厚、水穿透长度、水穿透截面形状、制品缺陷及纤维取向的影响,为优化生产提供一定的理论与技术支持。本文主要研究内容如下:1)对水辅助注塑成型技术的起源、发展和技术原理进行了简单介绍,并从宏观性能、微观性能、材料选择和数值模拟方法等不同角度分析了其研究现状,最后阐述了本文研究的意义和内容。2)根据水辅助注塑成型技术的特点,介绍了研究过程中采用的总体研究方案、模拟与实验平台、设备及模具结构、实验材料和理论模型,即研究能顺利进行的技术理论支持和条件保障。3)采用单因素法研究了不同工艺参数和玻纤含量对制件残余壁厚和穿透长度的影响。分析结果发现随着熔体温度和注水压力的增加,制件残余壁厚逐渐减小,而随着注水延迟时间和玻纤含量的增加,制件残余壁厚逐渐增大;将每个截取点对比后发现,四种不同影响因素下,制件最大残余壁厚一般出现在水的穿透中段位置,最小残余壁厚则在靠近注水口附近位置,即壁厚从注水端到穿透末端的变化趋势总体上是先增大后减小的,且制件前半段壁厚变化幅度大于后半段壁厚变化幅度,而在总体变化幅度上,注水延迟时间影响下的残余壁厚变化幅度最小;还发现随着熔体注射量和注水压力的增加,制件的水穿透长度逐渐减小,而随着注水延迟时间和玻纤含量的增加,水的穿透长度逐渐增加。4)同样采用单因素法,对注射方法、工艺参数和玻纤含量对制件水穿透截面形状的影响进行了探究,并分析了制件出现的缺陷。发现在溢流法制件中水的穿透截面形状圆率更高,而短射法成型制件水穿透截面形状则更接近型腔截面形状,且溢流法制件总体壁厚比短射法制件大;不同工艺参数和玻纤含量对水穿透截面形状影响较小,只是穿透截面面积大小有些许改变;通过在溢流法和短射法制件沿流动方向的型腔不同段处进行切面,更详细的研究了制件型腔中水穿透截面形状的变化,发现在水穿透过程中,溢流法制件总体上圆率较高,但在末端有接近型腔截面形状的趋势,而短射法制件前段部分形状有些偏离型腔截面形状,从中段开始,水穿透截面形状则类似型腔截面形状;研究还发现了成型制件存在一些缺陷,主要是方形截面制件四个直角处出现收缩,产品表现为收缩孔现象,且短射法制件未穿透段收缩变形严重,同时制件中还有爆破、中部阻断、截面分层及空洞和穿透末段丝状材料等缺陷。5)在微观研究方面主要针对制件中的纤维取向,分析了注射方法、工艺参数和玻纤含量对纤维取向的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）观测后发现,溢流法制件壁厚方向上的纤维取向在整个穿透长度上分布较均匀,分层现象比较明显,而短射法成型制件穿透前段纤维取向较低,而穿透后段纤维取向较高,整体上分布较不均匀,另外,两种注射方法的制件在靠近注水端的纤维取向有序区域都较小;在型腔四个直角处的纤维取向都要比对应的竖切面上高,且溢流法制件直角处的纤维取向度比短射法高;在研究不同工艺参数和玻纤含量对纤维取向的影响后发现,制件壁厚方向上的纤维取向随着熔体温度的升高而增高,随着注水压力的增加而先增大后减小,当注水延迟时间增加时,纤维取向相应的减小,而玻纤含量的增加亦会使制件的纤维取向减小,短射法成型制件中,熔体注射量的增加,壁厚方向上纤维取向的有序区域增大。
潘俊宇[8]（2018）在《聚丙烯/聚酰胺6共混材料的水辅助注射成型工艺—形态—性能研究》文中进行了进一步梳理水辅助注射成型技术（Water Assisted Injection Molding,WAIM）是一种利用高压水穿透塑料熔体成型中空制件的生产工艺。共混材料的WAIM技术具有在保证产品质量的同时减轻重量、缩短成型周期、节能环保等优势,发展应用前景广阔。但目前国内外对该技术的研究不多,其成型过程和机理研究还不够透彻。本文基于已有WAIM实验平台,采用了实验结合理论的方法研究了聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚酰胺6（又名尼龙6,Polyamide 6,PA6）共混材料WAIM成型过程中分散相含量和主要工艺参数对其成型管件的残余壁厚、表观质量及力学性能的影响,并通过观测其微观形态（相形态、结晶形态及分布和结晶度）探究了工艺参数、分散相含量——微观形态——力学性能之间的关系。最后借助计算机仿真技术获得PP/PA6共混材料WAIM过程中的速度场、温度场、压力场等流场分布,揭示了PP/PA6的WAIM成型过程和成型机理。主要工作如下:1)简要介绍了水辅助注射成型技术和共混材料应用的背景、优缺点、研究现状和技术原理,并确立了本文研究方向。2)利用双螺杆挤出机制备了分散相（PA6）质量百分比为10%、20%、30%和40%的PP/PA6共混材料,并测定了相关的流变属性和热属性。3)采用正交实验和单因素实验的方法分别研究了熔体温度、模具温度、射胶压力、注水压力、注水延迟时间等工艺参数和PA6含量对PP/PA6共混材料的WAIM管件壁厚及表观质量的影响。研究发现:工艺参数对塑件残余壁厚的影响从大到小依次是注水延迟时间、熔体温度、模具温度、注水压力和射胶压力;随着熔体温度、模具温度和注水压力的增加,塑件残余壁厚逐渐减小;随着注水延迟时间的增加,塑件残余壁厚逐渐增大。在相同工艺参数下,随着PA6含量增加,WAIM管件残余壁厚逐渐减小,但PA6含量增加到40%后壁厚突然增大。4)研究了工艺参数和PA6含量对PP/PA6共混材料WAIM管件拉伸强度的影响。实验发现熔体温度对拉伸强度影响最大,其次是模具温度,然后是注水压力和注水延迟时间,射胶压力对拉伸强度几乎没有影响;随着PA6含量的增加,WAIM管件拉伸强度和断裂伸长率逐步减小,而当PA6含量达到40%时,其拉伸强度和断裂收缩率突然增加。5)应用扫描电子显微镜（SEM）、偏光显微镜（POM）和差示热扫描量热仪（DSC）分别观测了不同工艺参数下拉伸强度最大和最小的试样以及不同PA6含量下的试样的相形态、结晶形态及分布和结晶度,以此研究工艺参数和PA6含量对PP/PA6共混材料WAIM管件微观形态的影响,以及微观形态与力学性能的关系。相形态观测结果显示:分散相PA6在剪切场的作用下在外层和内层呈长条状或长片状,而在中间层呈椭球状;外层分散相长厚比大于内层分散相的长厚比;随PA6含量增加各层分散相有聚集长大的趋势,其尺寸和长厚比都逐渐增大;长条状的PA6相有利于提高拉伸强度;而长片状的PA6相对基体有割裂作用,对拉伸强度有削弱作用;较高的熔体温度和PA6含量都使分散相有长大聚集甚至形成连续相的趋势。结晶形态及分布的观测结果显示:管件壁厚外层和内层都有形成致密的结晶区,晶体尺寸很小,而中间层晶体相对更粗大;内外层晶体在剪切作用下都有沿流动方向排列的趋势;随PA6含量增加,晶体有长大的趋势,但当PA6含量达到一定值（30%）以后,晶体长大不明显。结晶度测试结果发现:PP/PA6共混材料在WAIM成型过程中PP只形成了一种晶型（α晶型）,而PA6形成了两种晶型（α和γ晶型）;PA6的γ晶型熔融峰随PA6含量增加越来越明显并逐渐向α晶型熔融峰靠拢,在含量达到40%后融合;PP内外层结晶度明显高于中间层;PA6外层结晶度最高,且随PA6含量增加所有层结晶度都在一定程度上增大,内层增大最明显,中间层增大趋势较为缓慢;过低的PA6含量可能会使PA6结晶更困难;工艺参数主要通过温度场和剪切场的变化影响熔体的成核和晶体长大从而影响结晶度,拉伸强度最大和最小的样品在结晶度上的区别主要在外层,更大的结晶度有利于提高试样的拉伸强度。6)最后借助Fluent平台,编写了UDF函数,建立了CFD模型,实现了对不同工艺参数下拉伸强度最大和最小试样以及不同PA6含量试样成型过程的数值模拟。通过PA6质量百分比为30%的PP/PA6共混材料的模拟结果与实验结果对比,证明了模拟结果的可靠性,然后通过温度场、速度场、压力场等模拟结果分析了不同工艺参数下和不同PA6含量下PP/PA6共混材料的WAIM试样的相形态、结晶形态及分布和结晶度差别的形成原因,揭示了其成型机理。
刘宪虎[9]（2015）在《水辅助注射成型高密度聚乙烯（HDPE）形态结构的研究》文中研究说明水辅助注射成型技术,简称水辅注射（WAIM）,是在常规注射（CIM）和气体辅助注射基础上发展而来的一种成型中空制品的新型注塑工艺技术。其主要成型特点是先注入部分或全部聚合物熔体与型腔中,随后向熔体内部注入高压水来辅助型腔充填与保压。本文采用高密度聚乙烯（HDPE）为研究对象,利用自组装的水辅注射设备成功制备了水辅注射制品。综合利用差示扫描量热测试（DSC）、二维小角X射线散射（2D SAXS）、二维广角X射线衍射（2D WAXD）等表征手段详细研究了水辅注射制品的结晶形态和其层次结构及其演化机理。本论文主要研究内容和结论如下:1)通过水辅注射成型技术制备了HDPE制品以及不同熔体注射温度下的HDPE制品,并通过与常规注射制品的对比,研究了其层次结构、片晶取向、长周期和不同熔体注射温度对水辅注射制品各层结晶能力的影响。根据水辅注射HDPE制品取向程度的不同,可以将其沿壁厚方向分为明显不同的三个区域:皮层、中芯层和水道层。结果表明:在皮层,有典型的shish kebab结构形成,并且取向度随着距离制品外表面距离的增加而发生变化;在中芯层,主要是由随机分布的片晶结构组成的球晶;而在水道层则有明显的shish-like结构和低取向度的片晶组成。以上结果与DSC实验结果相一致。另外,水辅注射制品的长周期从皮层到水道层先增加后减小,而常规注射制品呈现一直增加趋势。此外,实验发现不同的熔体注射温度下表层与水道层的结晶度仍然低于中芯层的结晶度;但是皮层的结晶度随熔体温度的增加略有升高,水道层的结晶度反而出现明显的降低。这是因为:在熔体温度为205°C时,皮层的冷却速率大于水道层;在235°C时,皮层小于水道层;在215°C和225°C时,皮层和水道层的冷却速率基本相等。制品各层取向行为差异的主要原因,归因于制品成型过程中熔体填充和水穿透阶段所带来的剪切场和温度场的变化。2)水辅注射成型了不同分子量的HDPE制品,研究了制品取向与分子量的关系。通过对比不同分子量的水辅注射制品发现,低分子量水辅注射制品中片晶和分子链取向比高分子的制品高,而且这种现状在水道层更加明显。这一结果与高分子量聚合物在流动场中更容易形成高的取向相悖。这种反常的现象可以解释为:在相同的加工条件下,由于高分子量聚合物具有高的粘度,因此低的剪切力作用用聚合物,所以相对低的取向获得。实验结果表明水辅注射过程中的流动历史比实验室条件下更加复杂。3)基于在HDPE 2911和LLDPE 7042中存在环带球晶的现象,我们研究了其水辅注射制品的结晶形态。研究发现,在水辅注射HDPE制品的皮层和水道层发现具有扭曲kebab结构shish kebab结构,而芯层主要是环带球晶;在水辅注射LLDPE制品的皮层,存在正常shish kebab结构,而在常规制品皮层却存在具有扭曲kebab结构的shish kebab结构。另外,不管是水辅注射还是常规注射制品,其晶体形态随着剪切力场的逐渐减小从皮层到中芯层依次呈现为:具有扭曲kebab结构的shish kebab结构,正常shish kebab结构和环带球晶。实验结果进一步支持kebab在结晶后期生长成扭曲片晶的观点。以上研究结果表明,环带球晶中片晶的扭曲发生在结晶前期,而具有扭曲kebab结构的shish kebab结构中的片晶扭曲发生在后期。4)由于水的引入,水辅注射成型高分子量聚合物难以实现。我们通过不断变化工艺参数,制备了具有相对高分子量的水辅注射HDPE制品,并研究了其取向行为。研究发现,高分子量水辅注射制品呈现出三明治-竹子型结构,即高取向的皮层和水道层以及中间的中芯层。更有趣的是,发现shish kebab结构在高分子量水辅注射制品中沿厚度分布比其它低分子量水辅注射制品和任何常规注射制品更广。在远离皮层1000μm处,仍有高取向的shish kebab结构出现,其中取向度大于0.4的占总厚度60%以上。这一研究结果为在实际加工中通过控制结构来制备综合性能的聚合物制品提供了实验指导。总之,在水辅注射成型过程中,水穿透带来的快速冷却和剪切是取向结构形成的两个重要因素。它们明显影响水辅注射制品厚度方向上形态结构的形成。
巢芳超[10]（2014）在《聚合物水辅共注成型过程的数值模拟与实验研究》文中提出本文针对创新型水辅共注成型加工技术的成型机理、界面不稳定与前沿穿透充填流动失衡三大关键科学问题，进行了系统深入的实验、数值模拟和理论分析研究，首次揭示了水辅共注成型加工技术的成型机理及其界面不稳定与前沿穿透充填流动失衡的产生机制，提出了有效抑制界面不稳定与前沿穿透充填流动失衡的控制准则，为以科学求质量、以技术保成功的水辅共注成型全流程综合控制的工业化科学制造奠定了理论基础。研究主要取得了如下成果：针对层厚均匀性控制的界面不稳定关键科学问题，通过数值模拟和实验研究，建立了界面不稳定与过程参数、熔体流变性能参数的关联理论，明晰了影响界面不稳定的关键调控参数，揭示了界面不稳定的产生机理。研究结果表明分层界面不稳定程度随着芯层熔体成型温度和模具壁面温度的升高而增大，而随着注水温度、芯层熔体流变指数和芯层熔体黏性系数增大而减小。熔体高黏度固化膜层黏性分层引起的剪切应力梯度和扰动速度场的耦合作用是芯层熔体与水的分层界面产生不稳定的关键因素。针对水辅共注成型过程的分支型模腔穿透充填流动的失衡控制关键科学问题，通过数值模拟，研究建立了分支型模腔穿透充填流动失衡与过程参数、熔体流变性能参数的关联理论，明晰了影响分支型模腔穿透充填流动失衡的关键调控参数，揭示了分支型模腔穿透充填流动失衡的产生机理。研究结果表明分支型模腔穿透充填流动失衡程度随着分支模壁温差干扰和芯层熔体注射延迟时间增大而增大，而随着芯壳层黏度比的增大而减小，且水在两分支中穿透失衡现象明显大于芯层熔体在两分支中穿透失衡现象。分支型模腔前沿穿透充填流动失衡是由各分支前沿穿透流动阻力的不平衡而诱发，前沿穿透流动阻力具有自平衡特性是抑制分支型模腔前沿穿透充填流动失衡的前提条件。在芯壳层熔体黏度比大于1时，即使存在模壁温差干扰，芯层熔体前沿穿透流动阻力仍具有自平衡特性，使其前沿穿透呈现平衡充填流动状态。
二、快速发展的水辅助注射成型技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、快速发展的水辅助注射成型技术（论文提纲范文）
（1）气体-水-辅助注塑工艺的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 流体辅助注塑成型技术 |
| 1.3 流体辅助注塑技术的研究现状 |
| 1.3.1 GAIM技术的相关研究 |
| 1.3.2 WAIM技术的相关研究 |
| 1.4 气体-水-辅助注塑技术 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 气体-水-辅助注塑工艺实验平台的构建 |
| 2.1 GWAIM实验平台的组成 |
| 2.2 注塑成型机 |
| 2.3 注气-注水装置设计 |
| 2.4 排气-排水装置设计 |
| 2.5 GWAIM注塑模具 |
| 2.6 注气系统 |
| 2.7 注水系统和模温控制 |
| 2.8 GWAIM管件观测方案 |
| 2.8.1 壁厚测量方案 |
| 2.8.2 试样相形态的观察方案 |
| 2.8.3 试样晶体结构形态观察方案 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 GWAIM管件的质量及微观结构 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.2 管件壁厚差异 |
| 3.2.1 管件残余壁厚差异 |
| 3.2.2 管件壁厚均匀性差异 |
| 3.3 管件内表面质量 |
| 3.4 管件微观形态差异 |
| 3.4.1 微观形貌观察 |
| 3.4.2 晶体结构观察 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 工艺参数对GWAIM管件质量影响的实验研究 |
| 4.1 实验材料 |
| 4.2 基于单因素实验法的GWAIM的工艺研究 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 结果与分析 |
| 4.3 基于正交试验法的GWAIM的工艺参数优化 |
| 4.3.1 实验方案及分析方法 |
| 4.3.2 正交分析方法 |
| 4.3.3 工艺参数对GWAIM管件残余壁厚的影响 |
| 4.3.4 工艺参数对GWAIM管件残余壁厚偏差的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 GWAIM工艺的材料适用性 |
| 5.1 材料对GWAIM工艺的影响 |
| 5.1.1 材料适用性分析 |
| 5.1.2 成型材料对GWAIM管件质量影响 |
| 5.2 材料对管件微观形态影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）聚丙烯/聚酰胺6共混物的水辅助共注塑工艺-形态-性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 水辅助注塑技术 |
| 1.2.1 成型工艺 |
| 1.2.2 国内外研究及应用概况 |
| 1.3 共注塑技术 |
| 1.3.1 国内外研究及应用概况 |
| 1.4 水辅助共注塑技术 |
| 1.4.1 成型原理和特点 |
| 1.4.2 国内外研究及应用概况 |
| 1.5 共混物及其在流体辅助共注塑工艺中的应用 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 水辅助共注塑实验平台的构建及材料制备 |
| 2.1 实验平台 |
| 2.1.1 塑料注射成型机 |
| 2.1.2 高压注水系统和模温控制系统 |
| 2.1.3 注塑模具和气控系统 |
| 2.2 实验原料 |
| 2.3 PP/PA6共混物的制备 |
| 2.4 PP/PA6共混物熔融指数性能测试 |
| 2.4.1 实验设备 |
| 2.4.2 实验方案 |
| 2.4.3 结果计算 |
| 2.4.4 结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 PP/PA6 共混物WACIM管件的残余壁厚 |
| 3.1 工艺参数对壁厚的影响 |
| 3.1.1 实验方案 |
| 3.1.2 结果表征 |
| 3.1.3 结果分析 |
| 3.2 分散相PA6质量百分比对壁厚的影响 |
| 3.2.1 实验方案 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 PP/PA6 共混物WACIM管件的力学性能 |
| 4.1 管件拉伸强度测试方法 |
| 4.1.1 环向法 |
| 4.1.2 展平法 |
| 4.1.3 整体法 |
| 4.2 测试设备 |
| 4.3 实验方案 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.4.1 结果计算 |
| 4.4.2 工艺参数对PP/PA6 共混物WACIM管件拉伸强度的影响 |
| 4.4.3 PP/PA6 配比对WACIM管件拉伸强度的影响 |
| 4.5 其他现象 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 PP/PA6 共混物WACIM管件的微观形态结构 |
| 5.1 结晶形态及分布观察 |
| 5.1.1 实验设备 |
| 5.1.2 实验方案 |
| 5.1.3 结果与分析 |
| 5.2 结晶度观测 |
| 5.2.1 实验设备 |
| 5.2.2 实验方案 |
| 5.2.3 结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 共混物WACIM工艺过程模拟研究 |
| 6.1 几何模型及网格模型 |
| 6.2 CFD模型的构建 |
| 6.2.1 控制方程 |
| 6.2.2 求解器模型选择 |
| 6.2.3 材料 |
| 6.2.4 边界条件与初始条件 |
| 6.3 求解方法 |
| 6.4 其他模拟技术 |
| 6.5 结果分析 |
| 6.6 基于流场特征的WACIM成型机理分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 数值研究方法 |
| 1.1 实体模型、网格划分与假设 |
| 1.2 水针结构参数与实验参数分析 |
| 1.3 基本控制方程 |
| 2 结果与分析 |
| 2.1 后处理数据分析 |
| 2.2 模拟结果分析 |
| 2.2.1 注水延迟时间的影响 |
| 2.2.2 注水压力的影响 |
| 2.2.3 熔体温度的影响 |
| 2.2.4 水针口径的影响 |
| 3 结论 |
（4）水辅助注射成型制品缺陷机理（论文提纲范文）
| 1 不规则残留壁厚 |
| 2 指形化 |
| 2.1 聚合物材料特性的影响 |
| 2.2 制品的几何形状和尺寸的影响 |
| 2.3 成型工艺参数的影响 |
| 3 空心孔 |
| 3.1 水产生的空心孔 |
| 3.2 空气产生的空心孔 |
| 4 结论 |
（5）短纤维增强聚合物水辅注塑穿透和纤维取向机理及优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 水辅助注射穿透及残余壁厚分布研究 |
| 1.2.1 实验研究 |
| 1.2.2 模拟研究 |
| 1.3 短纤维取向模型及机理研究 |
| 1.3.1 纤维取向理论研究 |
| 1.3.2 注射成型短纤维取向模拟 |
| 1.4 水辅助注塑工艺参数影响及优化 |
| 1.5 研究内容与研究路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究路线 |
| 1.6 论文组织框架 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 工艺理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 熔体流动基本控制方程 |
| 2.3 本构方程及粘度模型 |
| 2.3.1 Ostwald-de Wale幂律模型 |
| 2.3.2 Carreau粘度模型 |
| 2.3.3 Cross-Arrhenius和 Cross-WLF粘度模型 |
| 2.3.4 Vinogradov-Malkin普适粘度模型 |
| 2.4 充填过程界面追踪 |
| 2.5 短纤维取向理论 |
| 2.5.1 纤维取向概率密度函数表示法 |
| 2.5.2 纤维取向张量表示法 |
| 2.5.3 近似封闭方法介绍 |
| 2.5.4 常用的纤维取向预测模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 穿透及残余壁厚分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 溢流法水辅助注射成型模拟 |
| 3.2.1 模型 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 材料设置 |
| 3.2.4 参数设置 |
| 3.2.5 仿真结果 |
| 3.3 工艺参数对残余壁厚的影响 |
| 3.3.1 残余壁厚表征方法 |
| 3.3.2 实验设计 |
| 3.3.3 残余壁厚响应面法建模 |
| 3.3.4 工艺参数敏感性分析 |
| 3.3.5 工艺参数分析 |
| 3.4 残余壁厚均匀性优化 |
| 3.4.1 残余壁厚均匀性响应面法建模及分析 |
| 3.4.2 人工神经网络及遗传算法混合建模 |
| 3.4.3 模型性能比较 |
| 3.4.4 残余壁厚优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 短纤维取向数值模拟及机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 水辅助注射成型短纤维取向数值模拟 |
| 4.2.1 几何模型及水辅助注射工艺设置 |
| 4.2.2 短纤维取向模拟结果分析 |
| 4.2.3 短纤维取向统计分析 |
| 4.3 短纤维取向实验验证 |
| 4.3.1 注射成型实验装置及材料介绍 |
| 4.3.2 扫描电子显微镜观测 |
| 4.3.3 实验结果及分析 |
| 4.4 水辅助注射成型残余壁厚短纤维取向机理分析 |
| 4.4.1 高压水充填前后短纤维取向对比 |
| 4.4.2 短纤维取向机理分析 |
| 4.5 结论 |
| 第5章 短纤维取向特点及工艺参数优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 残余壁厚短纤维取向分布数值模拟定量分析 |
| 5.2.1 几何模型及数值模拟介绍 |
| 5.2.2 短纤维轴向取向分布特点 |
| 5.2.3 短纤维周向取向分布特点 |
| 5.2.4 短纤维径向取向分布特点 |
| 5.2.5 模具结构对短纤维取向影响分析 |
| 5.3 工艺参数对短纤维轴向取向的影响分析 |
| 5.3.1 工艺参数选择及正交实验设计 |
| 5.3.2 工艺参数的敏感性分析 |
| 5.3.3 短纤维轴向取向建模 |
| 5.3.4 工艺参数的影响分析 |
| 5.4 工艺参数对短纤维周向取向的影响分析及优化 |
| 5.4.1 工艺参数敏感性分析 |
| 5.4.2 短纤维周向取向建模 |
| 5.4.3 工艺参数的影响分析 |
| 5.4.4 工艺参数优化和验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（6）短纤维增强聚合物圆管件水辅助注射成型机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 水辅助注射成型工艺研究概述 |
| 1.2.1 水辅助注射成型工艺的起源及发展 |
| 1.2.2 水辅助注射成型工艺的基本原理及优缺点 |
| 1.3 水辅助注射成型工艺国内外研究现状 |
| 1.3.1 宏观现象研究现状 |
| 1.3.2 相关缺陷的研究 |
| 1.3.3 水辅注塑成型复合材料的研究现状 |
| 1.4 本文的研究意义及主要工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 SFRPP水辅助注射成型充填理论基础 |
| 2.1 充填过程的基本方程 |
| 2.2 粘度模型 |
| 2.2.1 Cross粘度模型 |
| 2.2.2 White-Metzner粘度模型 |
| 2.2.3 Giesekus粘度模型 |
| 2.3 纤维及熔体前沿自由界面的追踪 |
| 2.4 纤维取向理论 |
| 2.4.1 纤维取向的定义 |
| 2.4.2 纤维取向张量模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 WAIM实验平台搭建及样品检测 |
| 3.1 短纤维增强聚合物水辅助注射成型实验平台 |
| 3.2 实验材料相关信息 |
| 3.3 制品的测量及表征方法 |
| 3.3.1 SSWAIM制品穿透长度及残余壁厚的测量方法 |
| 3.3.2 OWAIM制品残余壁厚的测量方法 |
| 3.3.3 制品的纤维取向的表征方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 相关参数对SFRPP WAIM制品宏观质量影响的机理研究 |
| 4.1 水辅助注射成型数值模拟研究 |
| 4.1.1 三维数值模拟模型 |
| 4.1.2 数值模拟实验材料信息 |
| 4.2 SSWAIM SFRPP制品穿透长度的数值模拟研究 |
| 4.2.1 工艺参数对高压水穿透长度的影响 |
| 4.2.2 纤维重量百分比对高压水穿透长度的影响 |
| 4.3 SSWAIM SFRPP制品穿透长度的实验研究 |
| 4.3.1 熔体短射量对高压水穿透长度的影响 |
| 4.3.2 注水压力对高压水穿透长度的影响 |
| 4.3.3 延迟时间对高压水穿透长度的影响 |
| 4.4 工艺参数对OWAIM SFRPP制品残余壁厚影响的数值模拟分析 |
| 4.4.1 注水压力对制品残余壁厚的影响 |
| 4.4.2 熔体注射温度对制品残余壁厚的影响 |
| 4.4.3 注水延迟时间对制品残余壁厚的影响 |
| 4.5 相关参数对OWAIM SFRPP制品残余壁厚影响的实验研究 |
| 4.5.1 注水压力对制品残余壁厚的影响 |
| 4.5.2 熔体注射温度对制品残余壁厚的影响 |
| 4.5.3 注水延迟时间对制品残余壁厚的影响 |
| 4.5.4 纤维含量对制品残余壁厚的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 相关参数对OWAIM制品纤维取向影响的机理研究 |
| 5.1 OWAIM制品纤维取向数值模拟研究 |
| 5.1.1 水辅助注射成型制品中纤维取向形成机制 |
| 5.1.2 注水压力对制品不同位置的纤维取向的影响机理 |
| 5.1.3 注水延迟时间对制品不同位置的纤维取向的影响机理 |
| 5.1.4 熔体注射温度对制品不同位置的纤维取向的影响机理 |
| 5.2 OWAIM SGFRPP制品纤维取向实验研究 |
| 5.2.1 制品不同位置纤维取向形成机理 |
| 5.2.2 工艺参数对制品不同位置处纤维取向状态影响的实验研究 |
| 5.2.3 纤维含量对制品不同位置处纤维取向状态影响的实验研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（7）基于方管短纤维增强聚合物水辅成型机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 水辅助注塑成型技术概述 |
| 1.1.1 水辅注塑成型技术的起源和发展 |
| 1.1.2 水辅注塑成型技术原理 |
| 1.2 水辅注塑成型研究现状 |
| 1.2.1 水辅注塑成型宏观性能研究现状 |
| 1.2.2 水辅注塑成型微观性能研究现状 |
| 1.2.3 水辅注塑成型数值模拟研究现状 |
| 1.3 本文的研究意义和主要研究内容 |
| 第2章 总体研究方案及模拟和实验条件 |
| 2.1 总体研究方案 |
| 2.2 水辅注塑模拟及实验平台 |
| 2.3 模具结构优化改进 |
| 2.4 实验材料 |
| 2.5 数值理论模型 |
| 2.5.1 纤维取向理论模型 |
| 2.5.2 基本假设和控制方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 制件残余壁厚及穿透长度分析 |
| 3.1 工艺参数及玻纤含量对制件残余壁厚的影响 |
| 3.1.1 研究方案 |
| 3.1.2 工艺参数及玻纤含量对制件残余壁厚大小的影响 |
| 3.1.3 工艺参数及玻纤含量对制件残余壁厚分布情况的影响 |
| 3.2 工艺参数及玻纤含量对制件水穿透长度的影响 |
| 3.2.1 研究方案 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 制件的水穿透截面形状及缺陷分析 |
| 4.1 研究方案 |
| 4.2 制件穿透截面形状分析 |
| 4.2.1 注射方法对制件穿透截面形状的影响 |
| 4.2.2 工艺参数对制件穿透截面形状的影响 |
| 4.2.3 玻纤含量对制件穿透截面形状的影响 |
| 4.2.4 制件水穿透截面形状沿型腔流动方向变化情况分析 |
| 4.3 制件的收缩性及其他缺陷分析 |
| 4.3.1 制件收缩情况分析 |
| 4.3.2 其他缺陷分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 制件纤维取向分析 |
| 5.1 研究方案 |
| 5.2 注射方法对制件纤维取向的影响 |
| 5.3 工艺参数及玻纤含量对制件纤维取向的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）聚丙烯/聚酰胺6共混材料的水辅助注射成型工艺—形态—性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 流体辅助注射成型技术 |
| 1.3 流体辅助注射成型技术现状 |
| 1.3.1 气体辅助注射成型技术 |
| 1.3.2 水辅助注射成型技术 |
| 1.3.3 流体驱动弹丸辅助注射成型技术 |
| 1.4 共混材料及其在流体辅助注射成型工艺中的应用 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验平台及材料制备 |
| 2.1 水辅助注塑实验平台 |
| 2.2 水辅注塑模具结构设计 |
| 2.3 实验原料 |
| 2.4 PP/PA6共混材料的制备 |
| 2.5 PP/PA6共混材料相关性能测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 工艺参数及PA6含量对PP/PA6共混材料 WAIM 管件残余壁厚的影响 |
| 3.1 工艺参数对PP/PA6共混材料WAIM管件壁厚的影响 |
| 3.1.1 实验方案 |
| 3.1.2 结果表征 |
| 3.1.3 结果分析 |
| 3.2 PA6质量百分比对PP/PA6共混材料WAIM管件壁厚的影响 |
| 3.2.1 实验方案 |
| 3.2.2 结果分析 |
| 3.3 其它表观现象 |
| 3.3.1 表面质量 |
| 3.3.2 分层 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PP/PA6共混材料WAIM管件的力学性能 |
| 4.1 管件拉伸强度测试方法 |
| 4.1.1 展平后拉伸 |
| 4.1.2 环向拉伸 |
| 4.1.3 整体拉伸 |
| 4.2 测试设备 |
| 4.3 实验方案 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.4.1 结果计算 |
| 4.4.2 不同工艺参数对PP/PA6共混材料WAIM管件拉伸强度的影响 |
| 4.4.3 不同PP/PA6配比对WAIM管件拉伸强度的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 PP/PA6共混材料WAIM管件的微观形态结构 |
| 5.1 分散相形态 |
| 5.1.1 实验设备 |
| 5.1.2 实验方案 |
| 5.1.3 结果与分析 |
| 5.2 结晶形态及分布观察 |
| 5.2.1 实验设备 |
| 5.2.2 实验方案 |
| 5.2.3 结果与分析 |
| 5.3 结晶度观测 |
| 5.3.1 实验设备 |
| 5.3.2 实验方案 |
| 5.3.3 结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 PP/PA6共混材料WAIM成型过程的数值模拟与分析 |
| 6.1 软件平台与数学模型 |
| 6.1.1 软件平台 |
| 6.1.2 数学模型 |
| 6.2 模拟方案 |
| 6.3 模拟结果与分析 |
| 6.3.1 不同工艺参数的模拟结果与分析 |
| 6.3.2 不同PA6质量百分比PP/PA6共混材料模拟结果与分析 |
| 6.4 水道优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）水辅助注射成型高密度聚乙烯（HDPE）形态结构的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 水辅注射成型概述 |
| 1.1.1 水辅注射的起源和发展 |
| 1.1.2 水辅注射的原理和设备 |
| 1.1.3 水辅注射的优缺点 |
| 1.1.4 水辅注射的研究现状 |
| 1.2 注射成型中聚合物的结晶形态 |
| 1.2.1 球晶 |
| 1.2.2 取向结晶 |
| 1.2.3 常规注射制品的结晶形态 |
| 1.2.4 气辅注射制品的结晶形态 |
| 1.2.5 形态控制类注射制品的结晶形态 |
| 1.3 聚乙烯概述 |
| 1.3.1 分子链结构和力学性能 |
| 1.3.2 结晶性能 |
| 1.4 本论文研究的目的、意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 本论文研究的目的及意义 |
| 1.4.2 本论文的主要研究内容 |
| 2 水辅注射成型HDPE制品的结晶层次结构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 样品的制备 |
| 2.2.3 表征测试 |
| 2.3.3.1 二维小角X射线散射（2DSAXS） |
| 2.3.3.2 示差扫描量热（DSC）测试 |
| 2.2.4 温度场的模拟 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 片晶取向 |
| 2.3.2 长周期 |
| 2.3.3 熔体注射温度对结晶行为的影响 |
| 2.3.4 讨论 |
| 2.4 本章主要结论 |
| 3 水辅注射成型不同分子量HDPE对取向的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 样品的制备 |
| 3.2.3 表征测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 水辅注射不同分子量HDPE制品 |
| 3.3.2 水辅注射不同分子量iPP制品 |
| 3.3.3 讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水辅注射成型HDPE的环带球晶和扭曲串晶 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 试样制备 |
| 4.2.3 表征测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SEM观察 |
| 4.3.2 X射线检测 |
| 4.3.3 讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 水辅注射成型HDPE大范围高取向串晶的形成 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结果 |
| 5.3.2 讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.2.1 实验方面 |
| 6.2.2 进一步工作 |
| 附录 |
| 附录A |
| 附录B |
| 附录C |
| 附录D |
| 在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）聚合物水辅共注成型过程的数值模拟与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 聚合物多组分注射成型 |
| 1.2.1 共注射成型 |
| 1.2.1.1 共注射成型概述 |
| 1.2.1.2 共注射成型工艺过程 |
| 1.2.2 气体辅助注射成型 |
| 1.2.2.1 气体辅助注射成型概述 |
| 1.2.2.2 气体辅助注射成型工艺过程 |
| 1.2.3 气体辅助共注射成型 |
| 1.2.3.1 气体辅助共注射成型概述 |
| 1.2.3.2 气体辅助共注射成型工艺过程 |
| 1.2.4 水辅助注射成型 |
| 1.2.4.1 水辅助注射成型概述 |
| 1.2.4.2 水辅助注射成型工艺过程 |
| 1.2.5 水辅助共注射成型 |
| 1.2.5.1 水辅助共注射成型概述 |
| 1.2.5.2 水辅助共注射成型工艺过程 |
| 1.2.6 各聚合物多组分注射成型技术比较 |
| 1.2.6.1 共注射成型与传统注射成型的比较 |
| 1.2.6.2 流体辅助共注成型与共注射成型的比较 |
| 1.2.6.3 气辅注射成型与水辅注射成型的比较 |
| 1.3 聚合物多组分注射成型技术研究进展 |
| 1.3.1 共注射成型技术研究进展 |
| 1.3.2 水辅助注射成型技术研究进展 |
| 1.3.3 水辅助共注射成型技术研究进展 |
| 1.4 CAE 技术与聚合物多组分注射成型 |
| 1.4.1 CAE 应用于聚合物多组分成型的意义 |
| 1.4.2 聚合物多组分成型 CAE 软件 |
| 1.5 选题意义和主要存在的问题 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 主要存在的问题 |
| 第2章 水辅共注成型充模流动过程的理论模型 |
| 2.1 水辅共注成型充模流动过程的理论基础 |
| 2.1.1 连续性方程 |
| 2.1.2 运动方程 |
| 2.1.3 能量方程 |
| 2.2 水辅共注成型充模流动过程的控制方程 |
| 2.3 边界条件 |
| 2.3.1 模具型腔内壁的边界条件 |
| 2.3.2 流体壳层前沿边界条件 |
| 2.3.3 相邻流体界面边界条件 |
| 2.3.4 浇口处的边界条件 |
| 2.3.5 水的前沿边界条件 |
| 2.4 充模流动过程各相流体间界面的确定 |
| 2.4.1 多相分层流动中界面追踪技术 |
| 2.4.2 水辅共注成型充模流动过程各流体间界面的追踪 |
| 2.5 黏度本构方程 |
| 2.5.1 五参数幂率型本构方程 |
| 2.5.2 Cross-WLF 型本构方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 水辅共注成型充填流动过程的数值解法及流程 |
| 3.1 稳态有限元求解法 |
| 3.1.1 罚函数法 |
| 3.1.2 Mini-Element 法 |
| 3.1.3 SUPG 法 |
| 3.2 变量场的有限元离散模型 |
| 3.2.1 速度场的离散 |
| 3.2.2 压力场的离散 |
| 3.2.3 温度场的离散 |
| 3.2.4 多相分层流动移动前沿界面和分层界面的追踪 |
| 3.3 有限元数值计算的实施流程和技术关键 |
| 3.3.1 有限元数值计算的实施流程 |
| 3.3.2 迭代方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 水辅共注成型过程分层界面不稳定的实验研究 |
| 4.1 水辅共注成型实验设备 |
| 4.2 水辅共注成型过程的实验研究 |
| 4.2.1 实验材料及控制参数 |
| 4.2.2 实验结果及分析 |
| 4.3 芯层熔体成型温度分层对界面不稳定影响的实验研究 |
| 4.3.1 实验材料及控制参数 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水辅共注成型过程分层界面不稳定的数值模拟研究 |
| 5.1 数值模型及材料参数 |
| 5.2 界面不稳定指数 |
| 5.3 芯层熔体成型温度对芯层熔体与水分层界面不稳定程度的影响 |
| 5.3.1 实验结果 |
| 5.3.2 机理分析 |
| 5.4 注水温度对芯层熔体与水分层界面不稳定程度的影响 |
| 5.4.1 实验结果 |
| 5.4.2 机理分析 |
| 5.5 模具壁面温度对芯层熔体与水分层界面不稳定程度的影响 |
| 5.5.1 实验结果 |
| 5.5.2 机理分析 |
| 5.6 芯层熔体流变指数对芯层熔体与水分层界面不稳定程度的影响 |
| 5.6.1 实验结果 |
| 5.6.2 机理分析 |
| 5.7 芯层熔体零剪切黏度对芯层熔体与水分层界面不稳定程度的影响 |
| 5.7.1 实验结果 |
| 5.7.2 机理分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 典型形状制品水辅共注成型充模流动过程的研究 |
| 6.1 U 形结构制品水辅共注成型充模流动过程的数值模拟 |
| 6.1.1 数值模型 |
| 6.1.2 实验材料 |
| 6.1.3 模具壁面温度差对穿透失衡的影响 |
| 6.1.4 芯壳层黏度比对穿透失衡的影响 |
| 6.1.5 穿透失衡机理分析 |
| 6.1.6 芯层熔体注射延迟时间对穿透失衡的影响 |
| 6.1.6.1 实验结果 |
| 6.1.6.2 机理分析 |
| 6.2 L 形结构制品水辅共注成型充模流动过程的数值模拟 |
| 6.2.1 数值模型 |
| 6.2.2 实验材料及数值模拟条件 |
| 6.2.3 实验结果 |
| 6.2.4 机理分析 |
| 6.3 倒圆角 L 形结构制品水辅共注成型充模流动过程的数值模拟 |
| 6.3.1 数值模型 |
| 6.3.2 实验材料及数值模拟条件 |
| 6.3.3 实验结果 |
| 6.3.4 机理分析 |
| 6.4 变截面结构制品水辅共注成型充模流动过程的数值模拟 |
| 6.4.1 数值模型 |
| 6.4.2 实验材料及数值模拟条件 |
| 6.4.3 实验结果 |
| 6.4.4 机理分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
四、快速发展的水辅助注射成型技术（论文参考文献）
- [1]气体-水-辅助注塑工艺的实验研究[D]. 王彦卿. 华东交通大学, 2021(01)
- [2]聚丙烯/聚酰胺6共混物的水辅助共注塑工艺-形态-性能研究[D]. 徐盼. 华东交通大学, 2020(01)
- [3]不同水针口径下的水辅助注射成型数值模拟[J]. 蔡圳南,柳和生,黄兴元,余忠,王都阳. 中国塑料, 2020(02)
- [4]水辅助注射成型制品缺陷机理[J]. 杨建根,贺宗贵. 工程塑料应用, 2019(09)
- [5]短纤维增强聚合物水辅注塑穿透和纤维取向机理及优化研究[D]. 周海迎. 南昌大学, 2019(01)
- [6]短纤维增强聚合物圆管件水辅助注射成型机理研究[D]. 张伟. 南昌大学, 2019(02)
- [7]基于方管短纤维增强聚合物水辅成型机理研究[D]. 陈忠仕. 南昌大学, 2019(02)
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