超聲波輔助擠出成型的數(shù)值分析與實驗研究.pdf

1、擠出成型是大批量生產(chǎn)高分子聚合物制件的重要方法，但傳統(tǒng)的聚合物擠出工藝過程存在諸多缺點，成型制品表面往往存在“鯊魚皮”或制品截面尺寸與擠出口模尺寸不一致等問題。近年來超聲波廣泛應用于聚合物擠出加工領(lǐng)域，超聲波振動不僅可改善聚合物的加工性能，降低能耗，提高生產(chǎn)效率，而且可以提高擠出制品的表面質(zhì)量及尺寸精度，提高制品的力學性能，改善制品的微觀組織。目前來說，超聲振動對聚合物的作用機理仍未徹底弄清楚，超聲輔助擠出模具結(jié)構(gòu)較簡單。本文在總結(jié)前人

2、研究理論的基礎上，對超聲輔助聚合物擠出成型過程中的幾個關(guān)鍵問題進行了研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)超聲輔助聚合物擠出實驗要求，設計了超聲輔助擠出實驗裝置，并進行了超聲輔助聚合物擠出流變實驗。采用傳統(tǒng)理論設計與Ansys仿真相結(jié)合的方法，確定了超聲波工具頭的結(jié)構(gòu)，并通過數(shù)值仿真及實驗驗證了工具頭結(jié)構(gòu)的合理性;設計了超聲波輔助擠出毛細管模頭，確保超聲波工具頭與擠出模頭緊密連接，在不漏料、超聲波工作穩(wěn)定的情況下可連續(xù)擠出

3、制品;通過超聲輔助聚合物擠出流變實驗，得到了超聲振動下聚合物的流變數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行整理擬合后得到了聚合物的冪律本構(gòu)方程。
　　(2)進行了超聲振動下微擠出成型數(shù)值仿真分析。利用Polyflow的瞬態(tài)邊界條件加載功能，首次對超聲輔助擠出加工中毛細管口模流道內(nèi)聚合物熔體流動進行了非牛頓等溫流動數(shù)值模擬，得到了流道內(nèi)熔體的速度場、壓力場、剪切速率場、黏度場的分布情況，并且數(shù)值模擬結(jié)果與超聲輔助毛細管流變實驗結(jié)果具有很好的一致性。