聚合物超聲波熔融塑化速率測定及其影響因素分析.pdf

1、微注射成型技術(shù)是推動微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)飛速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，其發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)主要是微尺度型腔中聚合物熔體的充填困難。針對該問題，本文使用課題組研制的聚合物超聲塑化與流變實(shí)驗(yàn)裝置，對聚合物超聲波熔融塑化技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。主要研究工作及結(jié)論如下：
　　 根據(jù)聚合物超聲波熔融塑化實(shí)驗(yàn)要求，對現(xiàn)有超聲塑化與流變實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計，研究內(nèi)容包括：通過對超聲波振動系統(tǒng)的研究，得到超聲波工具頭的振動模態(tài)，并且設(shè)計了超聲

2、波工具頭振動狀態(tài)下的靜態(tài)密封方法；研究了聚合物超聲波熔融塑化結(jié)束的傳感器測定方案，利用聚合物熔體的壓力信號判斷塑化料筒內(nèi)的聚合物是否完全熔融，為超聲波熔融塑化速率的測定提供科學(xué)準(zhǔn)確的方法。
　　 理論分析了聚合物超聲波熔融塑化的本質(zhì)機(jī)理，得出塑化過程中主要存在三個產(chǎn)熱效應(yīng)，即摩擦生熱效應(yīng)、粘彈性熱效應(yīng)和超聲空化效應(yīng)。本文重點(diǎn)對超聲空化效應(yīng)進(jìn)行了理論分析：運(yùn)用龍格—庫塔迭代法，結(jié)合MATLAB軟件，對空化泡泡壁在超聲波作用下的運(yùn)動

3、過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到超聲波頻率、聲壓幅值、氣泡初始半徑、塑化壓力和熔體粘度參數(shù)對超聲空化效應(yīng)的影響規(guī)律，總結(jié)出最佳參數(shù)組合，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了聚合物超聲波熔融塑化過程，設(shè)計的傳感器測定方案可以準(zhǔn)確地測定聚合物超聲波熔融塑化速率。結(jié)果表明，聚合物超聲波熔融塑化速率隨著超聲波功率、塑化壓力的提高而增加。當(dāng)超聲波電源電壓為200 V，塑化壓力為2.0 MPa時，超聲波熔融塑化速率達(dá)到了最大值，為0.11