金屬粉末注射成形計算機模擬.pdf

1、本文用有限元軟件ANSYS中的CFX模塊對金屬粉末注射成形(Metal Injection Molding,MIM)充模過程進行了數值模擬,針對MIM充模過程模擬中亟待解決的一些問題進行了一系列的基礎理論研究和數值模擬分析。
　　 在詳細分析MIM喂料充模機理的基礎上,假定喂料熔體為混合均勻、不可壓縮的非牛頓流體,充模流動為層流。結合流體動力學和熱力學理論,假設同體粉末顆粒用Euler法描述為擬流體,認為粉末顆粒與粘結劑是共同存

2、在且相互滲透的連續(xù)流體,從Boltzmann方程出發(fā)詳細推導了充模過程的質量、動量和能量守恒方程,建立了MIM粉末——粘結劑兩相流模型。針對金屬粉末注射成形喂料熔體的流變特性選擇綜合流變本構方程進行描述,并通過粘度實驗數據進行了擬合修正。給出了MIM充模流動邊界條件和傳熱邊值條件的數學描述,采用VOF法對喂料熔體前沿流動進行跟蹤分析。
　　 基于大型有限元分析軟件ANSYS的CFX模塊,給出了MIM充模過程的數學模型的算法和流程

3、圖,對MIM喂料的粘度模型進行了二次開發(fā),并用CEL語言對其進行編譯和系統(tǒng)集成,首次成功地將兩相流模型通過ANSYS CFX應用于MIM充模過程的模擬。以試樣件Ⅰ為例,模擬了MIM喂料在該試樣件模腔內的流動情況,通過ANSYS CFX提供的后處理,討論了澆口位置、注射溫度、注射速度、注射壓力等工藝參數對熔體充模過程的影響,并預測了MIM充模過程中部分常見缺陷產生的條件。通過對工藝參數優(yōu)化的模擬結果分析,與實際注射生產的注射坯的性能一致,