基于摩擦磨损的金属塑料复合板材压制成型工艺优化研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guojade_2009
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金属塑料复合板材同时具有金属和塑料的优点,是一种具有高强度、抗冲击、耐磨损等性能的复合材料,能在特殊工况条件使用,应用前景十分广泛。本文通过对金属塑料复合板材的塑料流变学和摩擦磨损进行理论分析,以摩擦磨损性能为目标,通过对金属塑料复合板材压制成型,并对成型工艺进行优化分析,最终得到了摩擦磨损性能优越的金属塑料复合板材。本文的主要研究总结如下:(1)通过对摩擦磨损的物理理论和化学理论的分析,确定将聚四氟乙烯、二氧化钼和纳米氧化铝作为塑料聚合物的减磨材料,通过对金属塑料复合材料塑料流变学的理论研究,探究成型过程中成型三要素对产品成型的影响,并分析产品成型过程中可能存在的质量缺陷及原因。(2)利用Taguchi试验设计和响应面法,通过对喷砂速度与距离、磁控溅射时间和中间层配比对板材的摩擦系数和磨损量的影响规律,将两个目标转化为单个目标,构建二次响应面模型,从方差分析、误差分析和预测-实验分析等角度进行分析,然后针对摩擦系数和磨损量讨论各个影响因素之间的交互作用,根据响应面法多目标优化方法得出最佳的工艺参数组合,并通过实验验证结果。(3)运用综合评分法和平衡法对多目标优化进行预测,得出工艺参数对评价指标的变化趋势图,确定摩擦系数和磨损量达到最优的工艺参数组合,然后拟合出了四个工艺参数与两个评价指标之间的函数方程,利用遗传算法对模型进行分析,得出最佳摩擦磨损性能工艺参数组合,根据最大误差值确定摩擦磨损性能最佳时的工艺参数组合范围。(4)根据成型实验的相关材料与设备,制定工艺步骤和实验方案,同时设计压制成型模具,在Taguchi试验制定相对应的工艺参数组合下进行喷砂毛化、磁控溅射处理和中间结合层喷涂,并进行压制成型,最后对成型的金属塑料复合板材进行相关性能测试。研究结果表明:对比实验测试值和工艺优化后的最佳工艺参数组合,发现有一定的差异但在合理范围内,证明该模型下的预测结果有一定的参考性。根据遗传算法的结果表明:喷砂速度为65.21~74.79m/s,喷砂距离为186.32~213.68mm,溅射时间为18.63~21.37min,中间层配比为8.38~9.61,成型的金属塑料复合板材摩擦磨损性能最佳。
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