超聲波輔助擠出成型的數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)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(guò)程存在諸多缺點(diǎn)，成型制品表面往往存在“鯊魚(yú)皮”或制品截面尺寸與擠出口模尺寸不一致等問(wèn)題。近年來(lái)超聲波廣泛應(yīng)用于聚合物擠出加工領(lǐng)域，超聲波振動(dòng)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(xué)性能，改善制品的微觀組織。目前來(lái)說(shuō)，超聲振動(dòng)對(duì)聚合物的作用機(jī)理仍未徹底弄清楚，超聲輔助擠出模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。本文在總結(jié)前人

2、研究理論的基礎(chǔ)上，對(duì)超聲輔助聚合物擠出成型過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)超聲輔助聚合物擠出實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)了超聲輔助擠出實(shí)驗(yàn)裝置，并進(jìn)行了超聲輔助聚合物擠出流變實(shí)驗(yàn)。采用傳統(tǒng)理論設(shè)計(jì)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(guò)數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了工具頭結(jié)構(gòu)的合理性;設(shè)計(jì)了超聲波輔助擠出毛細(xì)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(guò)超聲輔助聚合物擠出流變實(shí)驗(yàn)，得到了超聲振動(dòng)下聚合物的流變數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理擬合后得到了聚合物的冪律本構(gòu)方程。
　　(2)進(jìn)行了超聲振動(dòng)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(duì)超聲輔助擠出加工中毛細(xì)管口模流道內(nèi)聚合物熔體流動(dòng)進(jìn)行了非牛頓等溫流動(dòng)數(shù)值模擬，得到了流道內(nèi)熔體的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、剪切速率場(chǎng)、黏度場(chǎng)的分布情況，并且數(shù)值模擬結(jié)果與超聲輔助毛細(xì)管流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有很好的一致性。