陶瓷材料擠出成型過程的變形研究.pdf

1、在現代陶瓷工業(yè)中，擠出成型技術主要用于生產具有恒定橫截面的陶瓷產品，已成為最主要的成型和改性方法，在各領域有日益廣泛的應用。但在實際生產過程中仍然有不少問題存在，可塑性陶瓷泥料在擠出成型過程中容易出現翹曲、扭曲等變形缺陷，無法達到產品需要的幾何形狀，生產過程隨后工藝也無法順利進行。
　　擠出坯體內應力過大和橫截面擠出速度不一致會導致陶瓷制品變形。陶瓷泥料擠出成型過程實質是粘性流體的層流流動，擠出坯體內部應力表現為層與層之間的速度差

2、。采用ANSYS CFX對陶瓷棒材擠出成型過程進行數值模擬，得出整個橫截面速度分布的變化規(guī)律。以出口橫截面三個方向速度差達到極小值為優(yōu)化目標，研究各擠出參數對擠出坯體內應力狀態(tài)和擠出速度一致性的影響，確定擠出參數合理的組合方式使擠出坯體達到最佳的應力狀態(tài)和穩(wěn)定一致的擠出速度。主要完成的研究工作包括：
　?。?）對進口壓力、含水率、定型段長度、擠出錐角和壓縮比5個影響因素進行單因素分析，得到擠出坯體內應力狀態(tài)和擠出速度一致性隨之的變

3、化規(guī)律。確定進口壓力、含水率、定型段長度和擠出錐角為主要因素，壓縮比為次要因素。針對主要因素選擇合理的因素水平，進行正交試驗設計，通過正交試驗結果分析，得出4個影響因素的主次順序和最優(yōu)組合。最優(yōu)組合的CFD模擬結果表明，擠出坯體已達到較優(yōu)應力狀態(tài)和穩(wěn)定一致的擠出速度。
　　（2）針對不同含水率泥料，采用ANSYS Workbench中的優(yōu)化設計模塊對擠出成型工具（壓力頭和機口模具）的幾何參數進行設計。建立合理的求解數學模型，使得擠

4、出坯體達到最佳的應力狀態(tài)和穩(wěn)定一致的擠出速度的同時生產能力達到最大化。并根據擠出坯體內應力狀態(tài)和擠出速度一致性隨壓縮比的變化規(guī)律，可利用優(yōu)化設計的結果實現不同直徑陶瓷棒材的擠出。
　?。?）在芯棒處于中心位置的條件下，采用上述優(yōu)化設計的方法對陶瓷管材的擠出成型工具的幾何參數進行優(yōu)化設計，同樣可使擠出的管材坯體達到較優(yōu)的應力狀態(tài)和穩(wěn)定一致的擠出速度。對不同壁厚管材的擠出成型過程進行數值模擬，研究管材壁厚對擠出坯體的影響。在實際生產中