微注塑成型充模流動理論建模與模擬分析.pdf

1、伴隨著微機電系統(tǒng)技術(shù)而發(fā)展的微注塑成型技術(shù),目前已在微機械、微電子、微光學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得了較廣泛的應(yīng)用.由于微型塑件的結(jié)構(gòu)尺寸與體積微小,傳統(tǒng)的宏觀上的注塑模具設(shè)計理論及方法在某種程度上已經(jīng)失去指導(dǎo)意義,需要從微觀尺度上根據(jù)微型塑件成型的特點,建立新的微型注塑模具設(shè)計的基本理論與方法.本研究借鑒宏觀熔體的充模流動理論,比較了微型注塑成型技術(shù)與傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的差異,對微觀熔體充模過程中的諸多可能的影響因素進行了全面分析,如模具和熔

2、體溫度、流動過程的非等溫特性、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)及熔體的可壓縮性等,同時分析了微觀充模條件下,各種影響因素的作用機理及相互影響關(guān)系.并結(jié)合微注塑成型工藝的特點,對這些因素進行了適當?shù)募僭O(shè)和簡化,最后確定出在微觀充模過程中通過加入壁面滑移和表面張力兩個主要因素,來綜合表征微觀充模流動的理論模型.依據(jù)聚合物流變學(xué)及流體力學(xué)的相關(guān)理論,深入分析了微小通道中壁面滑移和表面張力的作用機理,并根

3、據(jù)不同的作用機理,確定了兩種滑移邊界條件.通過對表面張力的分析,引入了連續(xù)表面力(CSF)模型,并將表面張力轉(zhuǎn)化成體積力加入到流體的動量守恒方程中.據(jù)此,推導(dǎo)并整理出適合于微觀熔體注塑充模流動的連續(xù)性方程、動量守恒方程和能量守恒方程.針對上述微觀熔體充模流動模型中需考慮的壁面滑移和表面張力因素,分別使用Polyflow、FIDAP等軟件,對微小通道中上述兩種因素分別作用下的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)流動行為進行了數(shù)值模擬.得到了分別考慮壁面滑移和表面張