【摘 要】
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水驱动弹头辅助共注塑（Water-Projectile Assisted Co-Injection Molding,简称WPACIM）是一种新型注塑技术,可实现复杂高性能中空塑料介质管的一次成型。在该技术中,首先将外层和内层熔体依次注入型腔,形成双层包覆结构;随后注入高压水,驱动固体弹头在内层熔体中穿透;最后利用高压水进行保压与冷却,成型出截面恒定、具有双层复合结构的多功能中空介质管。层厚分布及中
【基金项目】
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国家自然科学基金地区科学基金项目“长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助共注塑的相间穿透机理与玻纤形态演变”（项目号:52163006）；
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水驱动弹头辅助共注塑（Water-Projectile Assisted Co-Injection Molding,简称WPACIM）是一种新型注塑技术,可实现复杂高性能中空塑料介质管的一次成型。在该技术中,首先将外层和内层熔体依次注入型腔,形成双层包覆结构;随后注入高压水,驱动固体弹头在内层熔体中穿透;最后利用高压水进行保压与冷却,成型出截面恒定、具有双层复合结构的多功能中空介质管。层厚分布及中空形貌作为管件的重要质量指标,受成型过程中相间穿透行为的影响较大。为此,本研究采用数值模拟手段对W-PACIM工艺中弹头的外形尺寸、相间穿透机理、以及成型工艺参数的优化进行探索,从而揭示W-PACIM工艺的成型机理,其结果可为下一步开展实验研究与实践应用提供理论支撑与技术指导。本文的主要工作如下:（1）介绍了共注塑、水辅助注塑、水驱动弹头辅助注塑和水辅助共注塑等注塑技术的技术原理与工艺特点,概述了各类注塑技术的研究现状及发展动态,最后提出了WPACIM工艺和本文的研究内容与研究意义。（2）根据W-PACIM工艺的技术特点,同时结合流变学理论和CFD原理,构建了W-PACIM工艺充填穿透过程的理论模型;借助Fluent流体仿真平台,结合自行编写的用户自定义函数（UDF）,实现W-PACIM工艺充填穿透过程的数值模拟。（3）以弹头穿透平稳和管件壁厚均匀为标准,基于W-PACIM工艺的模拟分析对弹头的外形及尺寸进行设计与优化。（4）对W-PACIM工艺中注水阶段出现的界面不稳定现象、管件壁厚分布、以及内层熔体、弹头的穿透行为及其所伴随的流场演变进行模拟分析,通过与水辅助共注塑工艺对比,揭示了W-PACIM工艺的相间穿透机理。（5）基于模拟分析探究了弯曲角度和弯曲半径对管件弯曲段及第二直段初始段的壁厚均匀性的影响规律,并确定了注水压力的范围。（6）针对弯角为120°的弯管,以管件直段的壁厚薄、弯曲段壁厚偏差率低为标准,采用单因素法和正交试验法系统地研究了工艺参数对W-PACIM管件残余壁厚的影响规律,实现了W-PACIM工艺参数的模拟优化。
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