粉末共注射成形数值模拟：充模流动与场分布研究

"粉末共注射成形充模流动过程前沿位置及场分布的数值模拟 (2012年)，中国有色金属学报，封娟，何浩，李益民，王光耀，粉末共注射成形，数值模拟，控制体积法，充模流动，中南大学，注射坯收缩" 本文是2012年中国有色金属学报上发表的一篇论文，由封娟、何浩、李益民和王光耀共同撰写。研究的主要内容是对粉末共注射成形（Powder Co-Injection Molding, PCIM）过程中的充模流动进行数值模拟，旨在理解和优化这一复杂工艺。粉末共注射成形是一种将粉末和熔融塑料结合的先进制造技术，常用于创建多材料或复合材料零件。 在该研究中，研究人员首先通过实验与数值拟合相结合的方式确定了芯/壳层界面的厚度。这一步骤对于理解不同材料层之间的相互作用至关重要，因为界面的厚度直接影响到制品的结构和性能。接着，他们应用了改进的控制体积法来追踪芯层和壳层喂料前沿的动态行为，这是数值模拟中的一个重要工具，用于捕捉流动前沿的变化。 在数值模拟方面，论文采用了有限元方法（Finite Element Method, FEM）和有限差分法（Finite Difference Method, FDM）来求解控制方程组，这使得研究人员能够计算出熔体前沿、温度场和压力场的分布情况。Matlab作为一种强大的数值计算软件，被用来开发相应的程序，实现了对整个充模过程的计算机模拟。 通过对模拟结果与实验数据的对比分析，研究人员发现，在充填的早期阶段，模拟结果与实验观察到的喂料前沿位置匹配较好。然而，随着充填的进行，两者间的偏差逐渐增大。这可能是由于在模拟过程中忽略了注射坯在冷却过程中的收缩效应，这是一个重要的物理现象，它会影响填充的动态过程和最终产品的精度。 该研究为粉末共注射成形工艺的优化提供了理论依据，对提高制品质量和减少工艺缺陷具有指导意义。同时，它也揭示了在进行这类模拟时需要考虑更多实际工况，如材料的收缩特性，以提高预测的准确性。对于粉末冶金和塑料成型领域的工程技术人员来说，这些研究成果具有很高的参考价值。