李 霞，田海港，董亚东，张三川

(郑州大学机械工程学院，河南 郑州 450001)

超声塑化非晶聚合物颗粒界面摩擦生热的仿真研究

李 霞，田海港，董亚东，张三川

(郑州大学机械工程学院，河南 郑州 450001)

为分析超声塑化非晶聚合物颗粒的界面摩擦生热过程和超声塑化参数对界面摩擦生热速率的影响，利用 LS-DYNA程序和Ansys仿真模拟了界面摩擦生热过程。结果表明，超声频率、超声振幅和塑化压力的增加可显著提高聚合物颗粒的界面摩擦生热速率，其中超声振幅对界面摩擦生热速率的影响更显著；当超声振幅为20 μm，超声频率为30 kHz，塑化压力为0.8 kN时，在0.05278 s内聚合物局部温度升高到224.5 ℃，生热速率达到3874.5 ℃/s，得到界面摩擦生热是瞬态过程。

超声塑化；界面摩擦生热速率；塑化参数；仿真模拟

0 前言

超声微注射成型具有能够成型复杂微器件、降低注射参数、缩短注射成型周期和成型微器件品质高等优点[1]，使微机电系统得到了快速发展和更大的应用空间。超声技术使聚合物颗粒快速熔融塑化，即可节省能源和降低成本，还能避免聚合物颗粒的降解[2]。目前对于利用超声技术使聚合物颗粒熔融塑化的生热机理研究主要有摩擦生热[3]、黏弹性生热[4-5]和超声空化作用[6-7]。超声振动作用下聚合物颗粒之间的高频摩擦产生热量，使其表面发生熔融，但作用过程及作用机理目前尚在探索之中，超声振动单元参数及其他塑化参数对于超声塑化过程中聚合物颗粒界面摩擦生热的影响规律需深入研究，以便获得较优的超声塑化参数，为超声微注射成型机的设计提供指导。……