挤压模构造对蜂窝体成形质量影响的数值模拟与实验研究

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1、国内图书分类号：039；THl64国际图书分类号：530西南交通大学研究生学位论文年级三委二雯姓名金植皇申请学位级别王堂亟±专业固佳左堂指导老师桠蕉生教援二零二三年五月九日密级：公开巫遮幽鲤盥鳖劐蘧戤监燮邀型噬鲎选趔噬搓鼬一型狃地勤ClassifiedIndex：039；Till64U．D．C：530SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisNumericalSimulationandExperimentalResearchfortheE舵ctofExtrusionDieStructureonFormingQualityo

2、ftheHoneycombBodyGrade：2010Candidate：YuHangzhuoAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：SolidMechanicsSupervisor：Prof．LiuBaoshengMay．9，2013西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主妻工作或贡献如下：(1)研究陶瓷蜂窝结构的挤压成形工艺，选择以高岭土为原料并添加适当的粘接剂和润滑剂，配制用于挤压成形实验的高岭土陶瓷喂料。通过毛细管流变仪测试喂料真实的流变性，得到相关的粘度及流变参数，确定了高岭土

3、陶瓷喂料的流体本构模型。(2)依据蜂窝结构挤压成形特点，深入研究粉体增塑挤压成形技术工艺，基于国内外研究成果，设计了实验专用的蜂窝挤压模具结构及配套的挤压装置。(3)对于蜂窝挤压成形过程的数值模拟分析，在西南交通大学提供的科技信息资源服务和公共搜索引擎范围内，未检索到相关的研究报道。本文基于流变仪实验得到的高岭土喂料相关流变参数，基于初始设计的挤压模具及装置结构，运用三维流体有限元软件对蜂窝结构挤压成形工艺展开数值模拟，对喂料在模腔及流道的流场和流动特点展开研究。(4)通过数值模拟，分析挤压模具的内部结构对蜂窝体成形质量的影响，评估模具及挤压装置设计的合理性，优化改进了

4、挤压模具和相关装置的结构设计，并加工得到相应的挤压模具和实验装置，实验验证了运用数值模拟手段优化设计模具的可行性和优越性。(5)针对国内外陶瓷蜂窝研究现状，对蜂窝结构的挤压成形工艺展开实验研究。通过挤压成形实验探究了挤压力、挤压速率和喂料配料比三者之间的变化关系。分析了挤压速率和喂料配料比对蜂窝结构成形质量的影响，得到适宜的挤压速率和配料比。(6)对挤压成形实验得到的蜂窝坯体展开干燥和微波烧结实验，分析了干燥工艺对蜂窝体的影响。通过对蜂窝坯体外形结构变化的分析，探索了烧结温度、保温时间和升温速率等烧结因素对蜂窝体烧结的影响，得到蜂窝体适宜的烧结温度工艺曲线。本人郑重声明

5、：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：会茉u茸日期：山I§．晤．21)西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印

6、或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密讲使用本授权书。(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名：余莱b牟指导老师签名：日期：上DI3。D5．26日期：勿哆．r．2∥西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要运用粉末挤压成形制备蜂窝体具有重要的工业和科研价值，针对蜂窝体的结构特点，国内外学者有广泛的研究。本文对高岭土陶瓷蜂窝的制备和成形机理展开研究，配置了适合挤压成形的高岭土喂料体系，运用毛细管流变仪测试了喂料的流变性和粘度系数，结果显示喂料属于假塑性非牛顿流，由此确定了喂料的流体本构模型。针对蜂窝结构的直通孔特

7、点，运用CAD软件初步设计了用于蜂窝体挤压成形的模具及相关设备，整套挤压装置由挤压杆、料筒、模具、模套底座、支撑杆及底盘组成。其中挤压模具为一体化结构，由整块材料加工而成，上部为均匀分布的进料孔，下部为等距分布的成形柱。基于计算流体动力学知识，结合高岭土陶瓷的喂料本构，运用三维流体有限元软件POLYFLOW对喂料在模具内的流动过程进行数值模拟。观察喂料在模腔内的流动行为及特点，分析喂料在模腔内的压力场、速度场及流动形状，评估了挤压模具构造对蜂窝体成形质量的影响，结合系列数值模拟结果，优化确定了模具进料孔的分布、成形柱的排列和模芯与模套的结