微注塑成型充模流動中粘性耗散與對流傳熱研究.pdf

1、微注塑成型是一種可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)微小或帶有微細(xì)結(jié)構(gòu)塑件的塑料成型加工技術(shù)。應(yīng)用微型注塑成型方法成型微機(jī)電系統(tǒng)中的微小構(gòu)件，與目前微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域常用的硅基材料構(gòu)件相比，具有制造成本低，生產(chǎn)周期短，成型工藝簡單，構(gòu)件質(zhì)量易于保證等特點。 然而，由于微型塑件結(jié)構(gòu)尺寸與體積極其微小，使得微注塑成型充模流動過程中高聚物熔體流過微小通道時的流變特性與宏觀注塑成型時有許多不同，因而影響微型塑件成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素亦與傳統(tǒng)大尺寸塑件成型過程有所

2、不同。 本文在深入分析微注塑成型充模流動過程中的各種影響因素，如模具和熔體溫度、流動過程的非等溫效應(yīng)、壁面滑移、粘性耗散、表面積與體積比的增加、型腔排氣、流動通道的表面粗糙度、熔體的表面張力、重力、慣性力、粘彈性效應(yīng)以及流動過程的可壓縮性等的基礎(chǔ)上，依據(jù)聚合物流變學(xué)、流體力學(xué)和注塑成型的基本理論，采用數(shù)值模擬方法，研究了微注塑成型充模流動中熔體的粘性耗散及熔體與壁面間的對流傳熱對模具溫度的影響，并建立了求解因粘性耗散引起溫度增加

3、值的數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用Polyflow模擬工具，分別對特征尺寸為50μm、100μm和200μm等圓形截面微通道中熔體流動時的粘性耗散與對流傳熱行為進(jìn)行了模擬，并分別考慮了局部熱對流系數(shù)和壁面滑移的影響。粘性耗散作用引起熔體溫升現(xiàn)象的模擬結(jié)果與J.H.Chen在相同條件下的實驗結(jié)果有較高的吻合度，熔體與壁面間對流傳熱對填充長度影響的模擬結(jié)果與L.Yu的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)也有較好的一致性。 模擬結(jié)果表明，考慮熔體的粘性耗散作用與采用局部熱對