多孔隙金屬模具及其高效熱交換技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-01 10:32
模具是制造業(yè)的核心。利用模具生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中,往往會(huì)遇到排氣不暢、溫度不易控制、脫模困難等問題。多孔材料因具有滲透特性和強(qiáng)化換熱特性,用其制造模具可以順利解決模具的排氣、冷卻等問題。解決模具排氣問題,可以提高成型件的成品率和質(zhì)量;提高模具熱交換效率,可以縮短單件產(chǎn)品的成型周期,從而提高生產(chǎn)效率,具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用的意義。本文對(duì)多孔模具制造及模具的高效熱交換關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。提出了一種采用不銹鋼短切纖維作為增強(qiáng)相提高燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料性能的方法。發(fā)明了一種剪斷金屬長(zhǎng)纖維繩束來制備金屬短纖維的方法,并因此研發(fā)了一種金屬纖維短切裝置,其旋轉(zhuǎn)的動(dòng)刀和靜止的定刀作為剪切刀模將金屬長(zhǎng)纖維繩束短切成金屬短纖維,生產(chǎn)的金屬短纖維長(zhǎng)度可調(diào),效率高,每分鐘可剪切獲得1681680根金屬短纖維,短纖維直徑均勻、表面無裂紋、力學(xué)強(qiáng)度高,適用于燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料的增強(qiáng)。提出了分層鋪設(shè)方法,將增強(qiáng)用不銹鋼短纖維和不銹鋼粉末顆粒層層堆積,實(shí)現(xiàn)了短纖維和粉末顆粒較為均勻的混合。設(shè)計(jì)制造了壓制燒結(jié)不銹鋼多孔材料生坯的可拆卸組合模具,實(shí)現(xiàn)了多孔材料生坯無脫模力脫模,生坯成型良好,無掉邊、掉角缺陷...
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:179 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 燒結(jié)金屬粉末多孔材料研究現(xiàn)狀
1.2.1 燒結(jié)金屬粉末多孔材料制備工藝現(xiàn)狀
1.2.2 燒結(jié)不銹鋼多孔材料研究現(xiàn)狀
1.3 多孔隙模具研究現(xiàn)狀
1.4 流體工質(zhì)換熱模具及多孔金屬流動(dòng)換熱研究現(xiàn)狀
1.4.1 流體工質(zhì)換熱模具研究現(xiàn)狀
1.4.2 多孔金屬流動(dòng)換熱研究現(xiàn)狀
1.5 研究的主要內(nèi)容
1.6 課題來源
第二章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備
2.1 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備工藝流程
2.2 生坯制備
2.2.1 不銹鋼粉末顆粒及不銹鋼短纖維的選擇
2.2.2 松裝燒結(jié)生坯制備
2.2.3 壓制多孔金屬材料生坯用的可拆卸組合模具設(shè)計(jì)與制造
2.2.4 利用可拆卸組合模具低壓制力壓制生坯
2.3 真空高溫?zé)Y(jié)
2.3.1 原真空燒結(jié)工藝
2.3.2 真空燒結(jié)工藝改進(jìn)
2.3.3 本章試樣真空高溫?zé)Y(jié)
2.4 高溫氮?dú)鉂B氮固溶熱處理
2.5 本章小結(jié)
第三章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料性能測(cè)試
3.1 密度和孔隙率測(cè)試
3.1.1 密度和孔隙率測(cè)試方法
3.1.2 密度和孔隙率測(cè)試結(jié)果
3.2 微觀形貌及孔徑觀察
3.3 硬度的測(cè)定
3.4 拉伸性能測(cè)試
3.4.1 拉伸性能測(cè)試方法
3.4.2 拉伸性能測(cè)試結(jié)果
3.5 壓縮性能測(cè)試
3.5.1 壓縮性能測(cè)試方法
3.5.2 壓縮性能測(cè)試結(jié)果
3.6 滲透性能測(cè)試
3.6.1 滲透性能測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)
3.6.2 滲透性能測(cè)試結(jié)果
3.7 本章小結(jié)
第四章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料增強(qiáng)用短纖維制造
4.1 金屬短纖維制備國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
4.1.1 熔抽法
4.1.2 切削加工法
4.1.3 有機(jī)凝膠-熱還原法
4.2 金屬纖維短切裝置工作原理及設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算
4.3 金屬纖維短切裝置設(shè)計(jì)制造
4.3.1 金屬纖維短切裝置系統(tǒng)總成
4.3.2 金屬纖維短切裝置機(jī)架
4.3.3 動(dòng)刀轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)
4.3.4 定刀系統(tǒng)
4.3.5 送繩機(jī)構(gòu)
4.3.6 動(dòng)力與電控系統(tǒng)
4.4 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料增強(qiáng)用不銹鋼短纖維制造
4.5 本章小結(jié)
第五章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備多孔隙模具研究
5.1 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備多孔隙環(huán)保纖維模塑模具研究
5.1.1 環(huán)保纖維模塑工藝及環(huán)保纖維模塑模具簡(jiǎn)介
5.1.2 大塊燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備
5.1.3 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料加工方法
5.1.4 燒結(jié)不銹鋼多孔材料用于多孔隙纖維模塑模具的設(shè)計(jì)與制造
5.1.5 環(huán)保纖維模塑產(chǎn)品成型試驗(yàn)
5.2 燒結(jié)不銹鋼多孔塑模具成型ABS塑料/Si C復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)
5.2.1 燒結(jié)不銹鋼多孔注塑模具裝置設(shè)計(jì)制造
5.2.2 ABS塑料/ Si C復(fù)合材料注塑實(shí)驗(yàn)
5.3 本章小結(jié)
第六章 流體通道置有多孔泡沫銅的模具強(qiáng)化換熱研究
6.1 冷卻通道置有泡沫銅的高溫模具冷卻研究
6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置、方法和數(shù)據(jù)處理
6.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
6.2 冷卻通道置有泡沫銅的鑄造模具冷卻實(shí)驗(yàn)
6.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法、步驟
6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
6.3 本章小結(jié)
第七章 燒結(jié)不銹鋼多孔材料壓降特性建模及模擬分析
7.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與試樣堆積模型建模
7.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與球形顆粒燒結(jié)試樣制備
7.1.2 堆積幾何模型的建立
7.2 數(shù)值模擬控制方程及數(shù)值模型
7.2.1 數(shù)值模擬控制方程
7.2.2 數(shù)值模型
7.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
7.4 預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證
7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
主要工作與結(jié)論
本文創(chuàng)新性成果
展望與設(shè)想
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]壓鑄模加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊憲章. 金屬加工(熱加工). 2015(01)
[2]超高強(qiáng)鋼熱成形模具溫度場(chǎng)分析及冷卻管道設(shè)計(jì)[J]. 祁濤,李建東,張歡,衡思寧,吳甲,沈烺楠,陳煒. 熱加工工藝. 2014(21)
[3]變速箱殼體壓鑄模具冷卻流道的優(yōu)化[J]. 張琦,曹苗,陳余秋,方建儒. 特種鑄造及有色合金. 2014(10)
[4]泡沫銅內(nèi)空氣流動(dòng)特性的研究[J]. 郭芳芳,張洪濤. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(20)
[5]不銹鋼固溶滲氮工藝與技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 王博,孫淑華,郭明偉,時(shí)鐘平,王振華,傅萬堂. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2014(06)
[6]燒結(jié)溫度對(duì)316L多孔不銹鋼孔結(jié)構(gòu)的影響[J]. 王靜,楊軍,朱浪濤,張相召. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(03)
[7]金屬泡沫微流道熱沉內(nèi)流體流動(dòng)與傳熱特性的數(shù)值研究[J]. 李勇銅,徐會(huì)金,鞏亮,張克舫. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2014(03)
[8]具有競(jìng)爭(zhēng)力的中國(guó)模具——中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 秦珂. 航空制造技術(shù). 2014(Z1)
[9]粉末粒徑和壓制壓力對(duì)316L不銹鋼多孔材料結(jié)構(gòu)特性的影響[J]. 葉先勇,劉京雷,徐宏,顏磊,郭超,嵇得宸. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2013(03)
[10]造孔劑含量對(duì)粉末冶金不銹鋼多孔材料孔隙率和抗壓強(qiáng)度的影響[J]. 余小魯,汪太平. 機(jī)械工程材料. 2012(07)
博士論文
[1]高性能溝槽式纖維復(fù)合熱柱的制造及傳熱性能測(cè)試分析[D]. 陶素連.華南理工大學(xué) 2012
[2]燒結(jié)多孔介質(zhì)材料發(fā)汗冷卻的研究[D]. 丁亮.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]被動(dòng)式直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及作用機(jī)理研究[D]. 袁偉.華南理工大學(xué) 2012
[4]多孔金屬纖維燒結(jié)板制造及在制氫微反應(yīng)器中的作用機(jī)理[D]. 周偉.華南理工大學(xué) 2010
[5]紙漿模塑制品成型機(jī)理及過程控制的研究[D]. 邱仁輝.東北林業(yè)大學(xué) 2002
碩士論文
[1]基于宏觀和孔尺度模型的多孔泡沬金屬?gòu)?qiáng)化換熱數(shù)值模擬[D]. 盧新偉.華南理工大學(xué) 2014
[2]選區(qū)激光熔化制備多孔不銹鋼材料工藝與特性研究[D]. 李鵬.中北大學(xué) 2014
[3]大型復(fù)雜壓鑄模模溫控制關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)[D]. 董軍剛.華中科技大學(xué) 2010
[4]微流控芯片注射成型脫模系統(tǒng)研究[D]. 翟瞻宇.中南大學(xué) 2010
[5]基于透氣鋼的微流控芯片氣動(dòng)吸脫模系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 申瑞霞.中南大學(xué) 2009
[6]激光燒結(jié)成形多孔不銹鋼的組織特征及壓縮性能研究[D]. 吳鵬.南京航空航天大學(xué) 2007
[7]高溫滲氮制備高氮不銹鋼工藝及其性能的研究[D]. 王耘濤.沈陽工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3562192
【文章來源】:華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:179 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 燒結(jié)金屬粉末多孔材料研究現(xiàn)狀
1.2.1 燒結(jié)金屬粉末多孔材料制備工藝現(xiàn)狀
1.2.2 燒結(jié)不銹鋼多孔材料研究現(xiàn)狀
1.3 多孔隙模具研究現(xiàn)狀
1.4 流體工質(zhì)換熱模具及多孔金屬流動(dòng)換熱研究現(xiàn)狀
1.4.1 流體工質(zhì)換熱模具研究現(xiàn)狀
1.4.2 多孔金屬流動(dòng)換熱研究現(xiàn)狀
1.5 研究的主要內(nèi)容
1.6 課題來源
第二章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備
2.1 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備工藝流程
2.2 生坯制備
2.2.1 不銹鋼粉末顆粒及不銹鋼短纖維的選擇
2.2.2 松裝燒結(jié)生坯制備
2.2.3 壓制多孔金屬材料生坯用的可拆卸組合模具設(shè)計(jì)與制造
2.2.4 利用可拆卸組合模具低壓制力壓制生坯
2.3 真空高溫?zé)Y(jié)
2.3.1 原真空燒結(jié)工藝
2.3.2 真空燒結(jié)工藝改進(jìn)
2.3.3 本章試樣真空高溫?zé)Y(jié)
2.4 高溫氮?dú)鉂B氮固溶熱處理
2.5 本章小結(jié)
第三章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料性能測(cè)試
3.1 密度和孔隙率測(cè)試
3.1.1 密度和孔隙率測(cè)試方法
3.1.2 密度和孔隙率測(cè)試結(jié)果
3.2 微觀形貌及孔徑觀察
3.3 硬度的測(cè)定
3.4 拉伸性能測(cè)試
3.4.1 拉伸性能測(cè)試方法
3.4.2 拉伸性能測(cè)試結(jié)果
3.5 壓縮性能測(cè)試
3.5.1 壓縮性能測(cè)試方法
3.5.2 壓縮性能測(cè)試結(jié)果
3.6 滲透性能測(cè)試
3.6.1 滲透性能測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)
3.6.2 滲透性能測(cè)試結(jié)果
3.7 本章小結(jié)
第四章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料增強(qiáng)用短纖維制造
4.1 金屬短纖維制備國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
4.1.1 熔抽法
4.1.2 切削加工法
4.1.3 有機(jī)凝膠-熱還原法
4.2 金屬纖維短切裝置工作原理及設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算
4.3 金屬纖維短切裝置設(shè)計(jì)制造
4.3.1 金屬纖維短切裝置系統(tǒng)總成
4.3.2 金屬纖維短切裝置機(jī)架
4.3.3 動(dòng)刀轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)
4.3.4 定刀系統(tǒng)
4.3.5 送繩機(jī)構(gòu)
4.3.6 動(dòng)力與電控系統(tǒng)
4.4 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料增強(qiáng)用不銹鋼短纖維制造
4.5 本章小結(jié)
第五章 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備多孔隙模具研究
5.1 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備多孔隙環(huán)保纖維模塑模具研究
5.1.1 環(huán)保纖維模塑工藝及環(huán)保纖維模塑模具簡(jiǎn)介
5.1.2 大塊燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料制備
5.1.3 燒結(jié)不銹鋼多孔模具材料加工方法
5.1.4 燒結(jié)不銹鋼多孔材料用于多孔隙纖維模塑模具的設(shè)計(jì)與制造
5.1.5 環(huán)保纖維模塑產(chǎn)品成型試驗(yàn)
5.2 燒結(jié)不銹鋼多孔塑模具成型ABS塑料/Si C復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)
5.2.1 燒結(jié)不銹鋼多孔注塑模具裝置設(shè)計(jì)制造
5.2.2 ABS塑料/ Si C復(fù)合材料注塑實(shí)驗(yàn)
5.3 本章小結(jié)
第六章 流體通道置有多孔泡沫銅的模具強(qiáng)化換熱研究
6.1 冷卻通道置有泡沫銅的高溫模具冷卻研究
6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置、方法和數(shù)據(jù)處理
6.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
6.2 冷卻通道置有泡沫銅的鑄造模具冷卻實(shí)驗(yàn)
6.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法、步驟
6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
6.3 本章小結(jié)
第七章 燒結(jié)不銹鋼多孔材料壓降特性建模及模擬分析
7.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與試樣堆積模型建模
7.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與球形顆粒燒結(jié)試樣制備
7.1.2 堆積幾何模型的建立
7.2 數(shù)值模擬控制方程及數(shù)值模型
7.2.1 數(shù)值模擬控制方程
7.2.2 數(shù)值模型
7.3 數(shù)值模擬結(jié)果及分析
7.4 預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證
7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
主要工作與結(jié)論
本文創(chuàng)新性成果
展望與設(shè)想
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]壓鑄模加熱與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊憲章. 金屬加工(熱加工). 2015(01)
[2]超高強(qiáng)鋼熱成形模具溫度場(chǎng)分析及冷卻管道設(shè)計(jì)[J]. 祁濤,李建東,張歡,衡思寧,吳甲,沈烺楠,陳煒. 熱加工工藝. 2014(21)
[3]變速箱殼體壓鑄模具冷卻流道的優(yōu)化[J]. 張琦,曹苗,陳余秋,方建儒. 特種鑄造及有色合金. 2014(10)
[4]泡沫銅內(nèi)空氣流動(dòng)特性的研究[J]. 郭芳芳,張洪濤. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(20)
[5]不銹鋼固溶滲氮工藝與技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 王博,孫淑華,郭明偉,時(shí)鐘平,王振華,傅萬堂. 材料熱處理學(xué)報(bào). 2014(06)
[6]燒結(jié)溫度對(duì)316L多孔不銹鋼孔結(jié)構(gòu)的影響[J]. 王靜,楊軍,朱浪濤,張相召. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(03)
[7]金屬泡沫微流道熱沉內(nèi)流體流動(dòng)與傳熱特性的數(shù)值研究[J]. 李勇銅,徐會(huì)金,鞏亮,張克舫. 應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué). 2014(03)
[8]具有競(jìng)爭(zhēng)力的中國(guó)模具——中國(guó)模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 秦珂. 航空制造技術(shù). 2014(Z1)
[9]粉末粒徑和壓制壓力對(duì)316L不銹鋼多孔材料結(jié)構(gòu)特性的影響[J]. 葉先勇,劉京雷,徐宏,顏磊,郭超,嵇得宸. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2013(03)
[10]造孔劑含量對(duì)粉末冶金不銹鋼多孔材料孔隙率和抗壓強(qiáng)度的影響[J]. 余小魯,汪太平. 機(jī)械工程材料. 2012(07)
博士論文
[1]高性能溝槽式纖維復(fù)合熱柱的制造及傳熱性能測(cè)試分析[D]. 陶素連.華南理工大學(xué) 2012
[2]燒結(jié)多孔介質(zhì)材料發(fā)汗冷卻的研究[D]. 丁亮.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[3]被動(dòng)式直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及作用機(jī)理研究[D]. 袁偉.華南理工大學(xué) 2012
[4]多孔金屬纖維燒結(jié)板制造及在制氫微反應(yīng)器中的作用機(jī)理[D]. 周偉.華南理工大學(xué) 2010
[5]紙漿模塑制品成型機(jī)理及過程控制的研究[D]. 邱仁輝.東北林業(yè)大學(xué) 2002
碩士論文
[1]基于宏觀和孔尺度模型的多孔泡沬金屬?gòu)?qiáng)化換熱數(shù)值模擬[D]. 盧新偉.華南理工大學(xué) 2014
[2]選區(qū)激光熔化制備多孔不銹鋼材料工藝與特性研究[D]. 李鵬.中北大學(xué) 2014
[3]大型復(fù)雜壓鑄模模溫控制關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)[D]. 董軍剛.華中科技大學(xué) 2010
[4]微流控芯片注射成型脫模系統(tǒng)研究[D]. 翟瞻宇.中南大學(xué) 2010
[5]基于透氣鋼的微流控芯片氣動(dòng)吸脫模系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 申瑞霞.中南大學(xué) 2009
[6]激光燒結(jié)成形多孔不銹鋼的組織特征及壓縮性能研究[D]. 吳鵬.南京航空航天大學(xué) 2007
[7]高溫滲氮制備高氮不銹鋼工藝及其性能的研究[D]. 王耘濤.沈陽工業(yè)大學(xué) 2006
本文編號(hào):3562192
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