• CN：11-2187/TH
  • ISSN：0577-6686
机械工程学报

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (22): 61-69.doi: 10.3901/JME.2016.22.061

• 材料科学与工程 • 上一篇    下一篇

金-塑微结构注射成型仿真与试验研究*

李熹平1，2, 刘傅文1, 王爽1, 宫宁宁1, 杨华勇2   

  1. 1. 浙江师范大学工学院 金华 321004；
    2. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027
  • 出版日期:2016-11-15 发布日期:2016-11-15
  • 作者简介:

    李熹平，男，1981年出生，博士，副教授，硕士研究生导师。主要从事先进材料成形技术、聚合物加工等方面的研究工作。

    E-mail：xpl2005@163.com

  • 基金资助:
    * 国家自然科学基金(51305405，51405451)、浙江省自然科学基金(LQ14E050003)和中国博士后基金(2014T70579)资助项目; 20151129收到初稿，20160623收到修改稿;

Simulation and Experiment Study of Metal-polymer Composite Injected with Microstructure

LI Xiping1，2, LIU Fuwen1, WANG Shuang1, GONG Ningning1, YANG Huayong2   

  1. 1. College of Engineering， Zhejiang Normal University， Jinhua 321004;
    2. The State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control， Zhejiang University， Hangzhou 310027
  • Online:2016-11-15 Published:2016-11-15

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摘要：

金属-塑料(聚合物)复合高强件具有强度高、质量小、易成型复杂结构等优点，在航空航天、汽车制造、通信等领域日益得到重视。介绍金-塑复合微结构注射成型原理，建立聚合物熔体在金属表面微结构填充流动的数值模型。采用两相流水平集方法追踪获得了微尺度下聚合物熔体在金属表面的流动前沿，研究金属表面微结构尺寸大小、注射速度和金属表面温度等参数对聚合物熔体填充微结构能力的影响规律，为实际产品的生产成形提供理论基础。根据金-塑复合件的成型理论与技术，构建金-塑复合成型试验装置，采用物理喷砂的方式制备了金属表面的微结构，并注射获得了金属-塑料成型的试验试样。通过对获得的试验试样进行拉伸剪切试验，验证了本文仿真结果的合理性。所取得的研究结果对优化金-塑成型工艺参数和改善产品质量有着重要的启发和指导意义。

关键词: 数值仿真, 微纳结构, 注射成型, 金-塑复合

Abstract:

As the characteristics of high strength, light quality and easy formability, metal-polymer composite parts are receiving increasing attention in the field of aerospace, automotive manufacturing and communications. The molding process of metal-polymer composites with injection method and microstructures is introduced, and a numerical model for the polymer melt filling into the microstructures of metal surface is established. The flow front of the melt on the metal surface is tracked by using level set method, the influences of the microstructure size, the injection speed and the metal surface temperature on the filling ability of the melt into the microstructures are studied as well. The experimental apparatus for the metal-polymer composites molding technology is constructed, and microstructures of the metal surface are obtained by using sand blasting method. Accordingly, the specimens of the metal-polymer are molded successfully. Through tensile shearing test, the simulation results are verified. Results obtained in this paper have an important inspiration and guidance to optimize the molding parameter sand improve the part quality of the new metal-polymer molding technology.

Key words: injection molding, microscopic structure, numerical simulation, metal-polymer composite

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