微轮廓挤出成型研究
塑料型材挤出成型工艺与模具设计的关键点介绍
塑料型材挤出成型工艺与模具设计的关键点介绍挤出成型是塑料产品主要的成型方法之一，目前广泛应用在建筑、电器、照明等领域。
塑料挤出成型是将熔融状态下的塑料在压力下通过开孔的模口挤出，以获得截面与模口孔形状近似的连续的塑料制品。
通过挤出成型的方法，可以获得许多不同类型的塑料制品，如板材、管材、异型材、薄膜、棒材和纤维。
下面结合实际应用介绍4点挤出成型及模具设计需要注意的关键点：1.根据产品结构类型选择挤出成型定型方式。
通用的定型方式主要有风冷和水冷两种，一般开放式的较厚型材采用风冷方式定型模，没有定型套，直接采用开放的铜片定型产品外轮廓，优势是有助于改善表面拉线问题以及产品细节卡位形状可调性更强；封闭的结构产品采用水冷定型套方式进行定型，保证产品外型尺寸，优势是挤出速度快。
2.挤出产品材料的选择。
对于光学要求高的可以选择高光效的PC材料，对于支架类产品考虑成本因素可选择ABS、PVC材料，还有一些线条灯以及透光性更好需求的可以考虑采用PMMA材料。
不同的材料，就需要选择合适的加工温度以及烤料温度。
3.依据产品结构和材料特性，选择合适的模具设计方案。
对于一些结构简单的产品，尽量优先考虑采用1出多的模具方案，有利于提升加工效率。
由于PC材料粘性更强，在LED 照明产品中应用时，只有一些结构简单的管状结构适合开1出2或1出4的挤出模具，当产品结构复杂时，只能采用1出1的模具成型。
PVC材料、ABS材料加工稳定性更好，成型的产品尺寸稳定性更好，一般优先直接烤料采用1出多的挤出模具方式。
4.结合实际工艺模具加工可行性，产品外型设计需要更加合理。
第一，产品壁厚尽可能设计均匀，壁厚差异太大，容易导致产品挤出内应力过大，一般建议壁厚设计相差不要超过1.3倍。
第二，产品拐角位置需要注意设计圆角，尽可能保证内外部同心，一般圆角宜设计R0.2mm，不宜设计太大，太大容易导致局部料流过快，影响产品成型结构；也不宜过小，太小容易导致产品局部应力过大问题。
计算机模拟技术在塑料微管挤出成型过程中的应用
中图分类号 ：Ｔ Ｑ ３ ２ ０ ． ６ ６ ３
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ５ — ５ ７ ７ ０（ ２ ０ １ ７ ）０ ５ — ０ ０ ６ ９ — ０ ４
摘 要 ：伴随着医学微创技术 的发展 ，高价值 医用塑 料微 管的应用 范 围越 来越 广泛 ，但 微管挤 出成 型过 程 比较复 杂 ，其参数 调试 不同于普通塑料制 品。设计单 因子变 量实验 ，对塑料微管挤 出成型工艺 主要影 响因素进行分 析 。基于
流变学理论 ，提 出不 同温度条件下 ，熔体剪切速率和剪切应力 的关 系 ，并建立幂律流体流动模型 。根据挤 出口模 的主 要尺寸参数建立模 头流道模型 ，通过仿真实验得 出应 根据 流体速度和分布均匀性调整参数设计 。最后对 等温条件 下熔 体挤 出膨胀 和注气膨胀行 为进行数值分析 。 关键词 ：塑料微 管 ；挤 出成型工艺 ；流变体 ；计算机模拟 ；有 限元 分析
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｅｘ ｔ ｒ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ
Ｍ ｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ Ｐｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｐｉ ｐｅ
ｅ ｘ ｐｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎｃ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｐ ｉ ｐ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ
ZL101铝合金半固态微挤压流动性研究
。因此，有必要对微塑性技术进
1
上海交通大学硕士学位论文
绪论
1.2 微成形技术
1.2.1 微成形技术理论基础 微塑性成形(micro-forming)指加工的产品尺度至少在两个维度上是在毫米量级以 下的塑性成形方法，是以塑性加工方式生产毫米到微米量级微型零件的工艺技术[3,4]。 与传统的塑性成形技术相比，微成形技术具有新特点[2-5]: (1) 本构关系与材料特征尺度相关。(2) 尺度效应现象的出现。(3) 材料呈现出各 向异性。 (4)微加。 (6) 摩擦和润滑发生了变化。(7) 模具设计和制造发生了变化。(8) 相关数据的测试方 法与测试仪器在微小尺度下变得特殊，传统的理论、方法和设备已经不再完全适用。 相对于其它的微型件制造技术，微塑性成形技术在很多方面具有明显的优势[2-5]： (1) 加工精度高。由于在微成形过程中材料与模具紧密接触，微成形零件尺寸精 度、表面粗糙度等均可以达到较高要求，适合于微小高精度零件的净生产。(2) 生产 效率高， 适于大批量生产。 微成形技术是利用材料的塑性变形来实现微型零件的制造， 可对同样结构的微型零件通过模具进行高速制造，以满足对微型零件的大量需求。(3) 材料利用率高。微成形技术通过材料塑性变形生产微型零件，材料损失很少。(4) 加 工形状多样。微成形技术可以通过模具加工复杂三维微型零件。(5) 低加工成本。微 成形技术对加工仪器、设备、环境等要求相对较低，生产成本较低。(6) 可加工材料 广泛。微成形技术可对大部分金属进行加工。 1.2.2 微成形技术研究现状 (1) 尺度效应研究 由于尺寸的微小化，金属微成形与传统的金属塑性加工相比有很大差异。当材料 微观结构的绝对尺寸、工具和坯料的表面粗糙度以及坯料与工具间的润滑状态保持不 变，工艺按微小尺寸比例缩小时，金属的成形行为会发生一定的变化。因成形件尺寸 极其微小，导致成形件的表面积与体积的比值大幅度增加而引起的“尺度效应”，使
聚苯乙烯微发泡共挤成型设备研究
罗京科 等·聚苯乙烯微发泡共挤成型设备研究2020年 第46卷·19·作者简介：罗京科(1983-),男,本科,机械工程及自动化专业,机械工程师,主要研究塑料机械及应用。
收稿日期：2019-06-270 引言采用化学发泡剂制备聚苯乙烯微发泡双层共挤型材是利用以碳酸氢钠或偶氮二甲酰胺类发泡剂在一定的温度和压力下与聚苯乙烯熔体充分混合达到平衡饱和状态,随后发泡剂释放的二氧化碳或氮气与聚苯乙烯熔体的混合物在温度提高和压力下降的情况下，饱和的气体分子从熔体中逸出，得到具有一定泡孔结构的聚苯乙烯微发泡型材[1]。
微发泡共挤是系统过程，大多数研究者往往只研究配方和过程参数如发泡剂含量、挤出速度、温度、压力等对成型的影响，而对挤出机和配套辅机的开发设计和研究较少。
本文结合实际生产情况，对聚苯乙烯微发泡共挤成型的生产线成套设备进行了深入研究，希望对本行业起到一定的指导作用。
1 苯乙烯微发泡单螺杆挤出成型的原理当含有发泡剂的聚苯乙烯PS 熔体经螺杆塑化后，小分子发泡剂扩散在聚苯乙烯大分子熔体中，两者形成均相熔体，如图1中的A 区域所示。
熔体从口模板挤出后，压力大幅度下降，气体溶解度迅速降低，均相熔体发生相分离，熔体自由发泡膨胀，如图1中B 区域。
此后，熔体很快被导入到定型模中，如图1中C 区域。
该区域限制了泡孔无约束地自由长大,使得芯部泡孔结构均匀细密。
在定型模中，表层高抗冲聚苯乙烯HIPS 在冷却水的作用下急速冷却硬化，芯层熔体的泡孔壁具有一定的强度，包裹气泡无法突破，从而形成稳定的泡孔结构。
采用共挤工艺可根据实际需要调整芯层PS 和表层HIPS 物料的比例和配方，保证制品达到产品标准所要求的密度和尺寸，且HIPS 表层的厚度和PS 芯层微发泡的倍率容易控制，降低了聚苯乙烯的用量和原料成本。
1—单螺杆； 2—筒体；3—多孔板；4—过渡体；5—分流锥；6—模头；7—PS 熔体（未发泡）；8—HIPS 熔体；9—口模板；10—PS 芯层（已发泡）；11—HIPS 表层；12—真空槽；13—定型模图1 聚苯乙烯微发泡单螺杆共挤成型工艺示意图气体在单螺杆挤出机中的迁移与溶解符合溶解-扩散模型[2]。
金属材料的挤压铸造成型技术及其应用研究
M achining and Application机械加工与应用金属材料的挤压铸造成型技术及其应用研究和 蓉1，2，米 磊1，2，薛祥义1，2，3，王俊义1，2，张希径1，2，王卫博1，2摘要：液态模锻是挤压铸造最基本的工作模式，简而言之，挤压铸造就是在提前做好的模型内注入液化的金属，然后采用高压法，用机械压力使液态金属凝固成型。
挤压铸造的优势有许多，相比其他铸造模式来说，挤压铸造适用于许多材料，例如铝合金、镁合金等；其次，可以高效利用金属，直接挤压铸造能够保持金属利用率超过95%；此外，挤压铸造成型可以获取到组织均匀、表面平整、高精度、具有良好力学性能的铸件。
相比塑性成形这一工业方法来说，挤压铸造具有更简便的流程、更佳的成形效果等。
本研究以金属材料为例，研究了挤压铸造成型技术的优势、原理和具体应用等。
关键词：金属材料；挤压铸造成型；应用研究挤压铸造也称之为液态模锻，其中包含了直接挤压和间接挤压这两种铸造技术。
前者可以直接在敞口模具中注入熔融态或半固态金属，接着闭合模具，并进行高压处理，在金属凝固后采用塑性变形处理，采用等静压对未凝固金属进行高压凝固，最终完成构件或毛坯的制作。
间接挤压铸造指的是采用冲头对熔融态或半固态这两类合金进行高压处理，并将其放入密闭的磨具型腔中，进行凝固成型，最后完成构件或毛坯的制作。
挤压铸造成型可以高效利用材料，获取到致密性佳、力学性能更好、高精度尺寸的铸件，且减缓了加工程序。
1 挤压铸造技术概述挤压铸造指的是在敞口金属模中直接浇入熔融金属，接着合模，并采用机械静压力将流动的金属液进行高压凝固和微塑性变形，进而完成毛坯或零件的制作，其属于新型铸造工艺和锻造工艺。
其工艺流程主要包括熔化金属、准备磨具、浇筑等环节。
2 挤压铸造成形理论研究在挤压铸造成型中，压力是最关键的参数，铸件在压力的作用下，其显微组织和力学性能会出现显著变化。
首先，压力会改变合金的一些物理参数，例如凝固点、导热系数和结晶潜热等。
塑料微管挤出模具CAD系统开发
塑料微管挤出模具CAD系统开发1 研发背景随着微/纳米科学技术的蓬勃发展，产品逐渐向微型化、小型化、轻量化方向发展，塑料成型技术也正悄然发生变化，传统的塑料挤出成型技术也正朝着微型化方向发展，出现了塑料微挤出成型技术。
成型出的微小截面塑料制品如介入导管、新型塑料光纤、汽车油气路塑料微管等在医学、通讯、汽车等领域应用越来越多，尤其是高技术含量、高附加值的介入疗法用微细导管。
介入治疗是一种新兴疗法，在不开刀的情况下，通过皮肤、血管上的微小通道，利用影像设备和医疗器械直接对病处进行局部微创治疗，由于这是一种简便安全、创伤小、副作用小的治疗方法，患者恢复速度快，药物使用量少，故发展迅速。
介入医疗器械除导管外还包括导管接头和导丝等，随着介入医疗技术的发展，其需求量越来越大。
介入导管是连接人体内外管腔制品的总称，在排液、投药、采血、灌流、辅助导入其他医疗器具和通过感应原件检测生物体状况等方面应用广泛。
其具有尺寸微小（外径<2?[、壁厚<0.2?[）、截面形状复杂、几何精度高、卫生指标高、生化稳定性高等特点。
受挤出设备、挤出模具和配套生产工艺技术的制约，目前我国医用介入导管主要依赖进口，其价格昂贵，每支从几十至几百或上千美元，严重制约了我国介入医学技术的研究和临床应用。
医用导管目前已成为一个高附加值、高技术含量的新兴产业，作为医疗器械的重要组成部分，具有很大的发展潜力。
在某种程度上，一个国家医用制品的生产技术、消费水平和产量，反映了该国的科技和经济水平.导管接头的主要作用是辅助导管完成介入治疗过程，其类型丰富，有接头开关、单腔管接头、双腔管接头、螺纹管接头、Y型接头等多种结构形式，每种接头均发挥着其不同的作用，可以满足不同的使用需求，如辅助控制导管的走向、将导管与其他装置相连、保护导管和控制药剂流量等。
通过不同导管接头间的配合使用，各类介入医疗器械被整合成一个整体，为治疗过程提供了方便。
研发意义聚合物挤出成型中，挤出模具是基础，也是挤出成型的重点和难点，它直接决定了挤出制品的质量和形状。
微挤压成形数值模拟
微挤压成形数值模拟
李志;王匀;孙日文;董培龙;朱永书
【期刊名称】《农业机械学报》
【年(卷),期】2008(39)11
【摘要】针对微挤压成形中冷热成形的不足,在微挤压成形中采用了温挤压工艺,并简述了微挤压工艺的国内外研究现状.为了探索坯料在微挤压筒内的流动行为,利用有限元分析软件ABAQUS/Explicit模块对微挤压成形进行了数值模拟,从等效应变分布、应力分布和挤压力变化等方面来分析挤压速度对成形性能的影响,结果表明通过改变挤压速度可以改善工件内部的变形不均匀性,挤压速度对应力分布影响不明显,严格控制挤压速度会有效减小挤压力.最后定义了挤出端凸度,并以此作为标准来评定微挤压件的成形性能,挤出端凸度越小则成形性越好.
【总页数】4页(P160-163)
【作者】李志;王匀;孙日文;董培龙;朱永书
【作者单位】徐州工程学院机电学院,江苏省徐州市,221082;江苏大学机械工程学院,镇江市,212013;江苏大学机械工程学院,镇江市,212013;江苏大学机械工程学院,镇江市,212013;江苏大学机械工程学院,镇江市,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TG301
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3D打印技术之FDM(熔融挤出成型)
3D打印技术之FDM（熔融挤出成型）熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。
材料在喷头内被加热熔化。
喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。
每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。
随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。
这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。
用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。
用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。
近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。
由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30％。
适于三维打印机的特点不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。
多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。
塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。
后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。
而现在应用较多的SL，SLS，3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤，并且需要进行后固化处理，需要额外的辅助设备。
这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染，二是增加了几个小时的时间，不能在成型完成后立刻使用。
成型速度较快：一般来讲，FDM工艺相对于SL，SLS，3DP工艺来说，速度是比较慢的。
但针对三维打印应用，其也有一定的优势。
塑料挤出成型加工方法有哪些
塑料挤出成型加工方法有哪些塑料挤出成型是一种常见的塑料加工方法，通过在高温下使塑料熔化后，在模具中挤出所需形状的工艺过程。
塑料挤出成型具有生产效率高、产品质量稳定等优点，被广泛应用于塑料制品的生产制造中。
在塑料挤出成型加工过程中，可以采用多种不同的方法和技术，以下将介绍几种常见的塑料挤出成型加工方法：单螺杆挤出法单螺杆挤出机是一种常用的挤出设备，通过单螺杆旋转带动塑料料料向前进行挤出成型。
在单螺杆挤出过程中，常用于生产直径较小、长度较长的塑料制品，如管材、棒材等。
通过调节单螺杆的转速和温度，可以控制挤出速度和成型温度，以满足不同塑料制品的要求。
双螺杆挤出法双螺杆挤出机采用两个螺杆同步旋转的方式，能够更均匀地将塑料熔体挤出，实现对挤出产品的更精确控制。
双螺杆挤出法常用于生产较复杂、精密度要求较高的塑料制品，如异型材、薄膜等。
双螺杆挤出机具有挤出均匀、生产效率高等优点，适用于需求量大、产品质量要求高的生产场景。
水冷式挤出法水冷式挤出是一种在挤出机挤出后采用水冷形式进行冷却成型的加工方法。
水冷式挤出法可以快速降低塑料制品的温度，避免因热度过高而导致变形或质量不稳定的问题。
水冷式挤出法常用于生产对产品温度要求严格、表面光滑度高的塑料制品，如透明板材、塑料薄膜等。
吹塑挤出法吹塑挤出是一种将挤出的熔融塑料经过模具吹气成型的加工方法。
吹塑挤出法通常用于生产中空或中空轮廓的塑料制品，如瓶子、容器等。
通过控制挤出速度和模具设计，可以实现不同形状和大小的塑料制品生产，具有生产效率高、成本较低等优点。
挤出压花法挤出压花法是一种通过在挤出机出口处设置压花轮对挤出的塑料进行压花成型的加工方法。
挤出压花法常用于生产表面花纹、图案丰富的塑料制品，如地板、墙板等。
通过更换不同的压花轮，可以实现多样化的产品设计。
挤出压花法具有生产效率高、生产速度快的优点，适用于大批量生产的工艺要求。
以上介绍了几种常见的塑料挤出成型加工方法，每种方法都有其独特的特点和适用范围。
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王洪，等：微轮廓挤出成型研究４９微轮廓挤出成型研究木王洪１’２傅志红３Ｙａｏ
Ｄｏｎｇｇａｎ９４
（１．广东高校半导体照明工程技术研究中心，广州５１０６４０；２．华南理工大学理学院，广州５１０６４０；３．中南大学机电工程学院，长沙４１００８３；４．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒ，Ｔｅｘｔｉｌｅ＆ＦｉｂｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｅｏｒｇｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｔｌａｎｔａ３０３３２，ＵＳＡ）
摘要在毛细管流变仪上对微轮廓的挤出成型过程中的形变进行了实验研究，所采用的微轮廓口模孔分别为三叶形和椭圆形，试验原材料为纤维级聚丙烯。结果表明，在微轮廓的挤出成型中，挤出物轮廓形状发生了明显的变化，微轮廓尺寸随挤出速度的增加而增大，随挤出温度的升高而增大，随拉伸速度的增加而减小；采用水冷却有利于减小形变；三叶形轮廓的叶片在宽度方向的形变要远大于长度方向，椭圆形轮廓的形变在短轴方向大于长轴方向。关键词微挤出聚合物微加工形变机头口模孔
微机电系统（ＭＥＭＳ）经过十几年的发展，已经成为世界瞩目的重大科技领域之一，并在医疗、信息、汽车工程、自动化等领域得到了应用。据有关资料介绍，ＭＥＭＳ的市场每年以２０％的速度增长¨１。近年来，将常用的聚合物成型技术如注射、模压和挤出应用于微型零件的加工成为研究的热点拉－４］。其中，注射成型和模压成型已经成功地应用到微成型技术中’“，微注射成型技术以其容易实现低成本大规模生产具有精密微细结构零件的优点而成为世界制造技术的研究热点之一。但是，对于应用于生物技术、通讯工业等领域的某些精密微型零件如微悬臂梁、异形光学微波纤维和高毛细管作用的导管等，由于这些微型零件的长宽比非常大，通过微注射成型非常困难，效率非常低。如果能够将在聚合物工业中广泛应用的成熟的挤出成型应用于这些微型零件的加工则可能会具有非常高的效率。在常规挤出中，制品的轮廓形状只受到挤出膨胀的影响，与机头口模的形状是成比例地放大的‘５Ｊ，但是由于一阶尺寸缩放效应的作用，微轮廓挤出成型的微轮廓形状与机头口模的形状并不是成比例放大的，所以直接将挤出成型用于微细形貌的加工则要非常困难。与微轮廓挤出成型相近的领域是纤维熔融纺丝。在熔融纺丝中，聚合物熔体从机头喷丝孔中挤出后快速拉伸并冷却以减小纤维直径和提高强度。虽然纤维的截面形状与喷丝孔通常明显不同，但是采用异形喷丝孑Ｌ能够得到异形纤维。但在大多数的应用场合，如果仅仅是表观、触感和表面特性如截面形状的改变是可以接受的。事实上，对纤维纺丝来说，生产速率通常作为评判一个生产过程的主要标准。在纤维生产中，拉伸速度超过每分钟数千米是常见的，所以直接利用熔融纺丝技术来生产精密微细形貌的制品是困难的。所以，在微轮廓挤出成型中，研究微轮廓截面形状的变化及变化机理是非常重要的。笔者已经对微轮廓的形变机理进行了研究和模拟数值仿真Ｍｊ，研究表明，在微轮廓挤出成型中，影响形变的因素主要为表面张力和挤出膨胀，其中表面张力是影响形变的主要因素，而挤出膨胀只影响尺寸的增大而不是形状的变化。但是在数值仿真中，由于提出了一些假设条件，所以与实际情况并不完全一致。因此，笔者对三叶形和椭圆形微轮廓截面的挤出成型进行了实验研究。１实验部分１．１原材料纤维级聚丙烯：美国菲纳石油化学公司。１．２设备及仪器毛细管流变仪（相同于活塞式挤出机）：ＤｙｎｉｓｃｏＬＣＲ７００１型，美国ＤｙｎｉｓｃｏＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司；扫描电子显微镜（ＳＥＭ）：Ｈｉｔａｃｈｉｓ一８００型，日本日立仪器公司。１．３挤出机头口模实验中，机头口模分别采用三叶形和椭圆形。图ｌ为机头口模孔的尺寸。三叶形口模的尺寸如图１ａ所示，每叶的尺寸为宽１００；ｘｍ，高５００斗ｍ。椭圆形口模的尺寸如图１ｂ所示，长径为４００Ｉｘｍ，短径为
２００Ｉｘｍ。口模材料为模具钢，孔采用电火花加工方法加工，图２为两种口模的实物外观照片。
ｔ广东省教育部产学研结合项目（２００７８０９０４０００１３）、广州市科技攻关重点项目（２００７２２—１３９１０１）收稿日期：２００９．０６－３０
万方数据５０工程塑料应用２００９年，第３７卷，第９期
ａ一三叶形口模；｝ｒ一椭圆形口模图ｌ机头口模孔的尺寸
ａ一三叶形口棋；ｂ－－椭圆形口模图２机头口模外观照片１．４实验方法分别在不同的挤出速度、温度和拉伸速度下进行实验，并对挤出物分别进行自然冷却和水冷却。将挤出微轮廓制品置于树脂胶中固化后切片，然后对切片截面的ＳＥＭ照片进行分析。２结果与讨论２．１挤出微轮廓的ＳＥＭ照片图３示出挤出微轮廓的ＳＥＭ照片。从图３可知，挤出轮廓与机头口模孔相比较，发生了明显的变形。口８００ｉ＼６００淤４００套２００辑ＯＺ３４５挤出速度／ｍｍ·ｒａｉｎ一１·一三叶形轮廓叶片宽度；＠－－三叶形轮廓叶片高度；－一椭圆形轮廓短径；。一椭圆形轮廓长径图４微轮廓外形尺寸随挤出速度的变化（挤出温度：２３０。Ｃ，拉伸速度：１０ｍｍ／ｓ，自然冷却）暑土＼七世映去磕辑拼出速度／ｍｍ·ｍｉｎ。１·一三叶形轮廓叶片宽度；·一三叶形轮廓叶片高度；▲一椭圆形轮廓短径：～椭圆形轮廓长径图５微轮廓外形尺寸随挤出速度的变化（挤出温度：２３０。Ｃ，拉伸速度：１０ｍｍ／ｓ，水冷却）寸随挤出速度的变化图。由图４、图５可知，随着挤出速度的增加，挤出轮廓的尺寸增大。在其他条件相同的情况下，采用水冷却的挤出物轮廓尺寸要小于自然冷却时的尺寸。这是因为较快的冷却速率抑
制了表面张力和挤出膨胀的作用。图６、图７分别为在挤出速度３ｍｍ／ｍｉｎ、拉伸速度１０ｍｍ／ｓ、自然冷却及水冷却条件下挤出轮廓的尺寸随挤出温度的变化图。由图６、图７可知，随着挤出温度的增加，挤出轮廓的尺寸增大。在其他条件相同的情况下，采用水冷却的挤出物轮廓尺寸要小于自然冷却时的尺寸。
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三二＝多ｋ．———ｐ———＿一一１９０２００２１０２２０２３０２４０挤出温度／℃·一三叶形轮廓叶片宽度；一三叶形轮廓叶片高度；▲一椭圆形轮廓短径；一椭圆形轮廓长径
ａ一三叶形口模．ｂ一椭圆形口模图６微轮廓外形尺寸随挤出温度的变化图３挤出微轮廓的ＳＥＭ照片（挤出速度：３ｍｍ／ｍｉｎ，拉伸速度：１０ｍｍ／ｓ，自然冷却）
２．２挤出速度对微轮廓形变的影响图８、图９分别为在挤出速度３ｍｍ／ｍｉｎ、挤出
图４、图５分别为在挤出温度２３０。Ｃ、拉伸速度温度２３０。Ｃ、自然冷却及水冷却条件下挤出轮廓的１０ｍｍ／ｓ、自然冷却及水冷却条件下挤出轮廓的尺尺寸随拉伸速度的变化图。由图８、图９可知，随着
万方数据王洪，等：微轮廓挤出成型研究５１挤出温度／℃－一三叶形轮廓叶片宽度；·～二叶形轮廓叶片高度；▲一椭圆形轮廓短径；～椭圆形轮廓长径
图７微轮廓外形尺寸随挤出温度的变化（挤出速度：３ｍｍ／ｍｉｎ，拉伸速度：１０ｍｍ／ｓ，水冷却）
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４６８１０１２１４１６拉伸速度／ｎ３／ｎ·ｓ－ｉ
－一ｉ叶形轮廓叶片宽度；·一－－，ｆ‘形轮廓叶片高度；▲一椭圆形轮廓短径；一椭圆形轮廓长径
图８微轮廓外形尺寸随拉伸速度的变化（挤出速度：３ｍｍ／ｍｉｎ，挤出温度：２３０。Ｃ，自然冷却）
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不管在什么样的挤出参数下，采用水冷却的挤出轮廓尺寸要小于自然冷却时的尺寸，而且轮廓截面形状与挤出口模孔的形状基本一致，这是因为较快的冷却速率抑制了表面张力和挤出膨胀的作用。三叶形轮廓叶片的长宽比大约在３左右，而三叶形口模叶片的长宽比为５，所以三叶形挤出截面在宽度方向的形变要大于长度方向。椭圆形轮廓的长径与短径之比约为１．６８，而椭圆形口模孔的长径与短径之比基本为２，说明椭圆形轮廓挤出成型时的形变在短轴方向大于长轴方向。３结论（１）在微轮廓的挤出成型中，与机头口模孔的形状相比较，挤出轮廓形状发生了明显的变形。（２）挤冉微轮廓尺寸随挤出速度的增加而增大，随挤出温度的升高而增大，随着拉伸速度的增加而减小。在其他条件相同的情况下，采用水冷却的挤出轮廓尺寸要小于自然冷却时的尺寸。（３）三叶形轮廓叶片在宽度方向的形变要远大于长度方向，椭圆形轮廓的形变在短轴方向大于长轴方向。参考文献【１］ＭｉｃｈａｅｌｉＷ，ＯｐｆｅｒｔｎａｎｎＤ．Ｍｉｃｒｏａｓｓｅｍｂｌｙｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｕｌｄｉｎｇ［Ｊ］．
ＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２００６，１２（７）：６１６—６１９．［２］ＲｏｔｔｉｎｇＯ，Ｒｏｐｋｅｗ，ＢｅｃｋｅｒＨ，ｅｔａ１．Ｐｏｌｙｍｅｒ
ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ８［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２００２，８（１）：３２—３６．［３］ＧａｔｅｓＢＤ，ＸｕＱ，ＳｔｅｗａｒＩＭ．ｅｔａ１．Ｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｏｎａｎｏｆａｂｆｉ－
万方数据微轮廓挤出成型研究作者：王洪， 傅志红， Yao Donggang， Wang Hong， Fu Zhihong， Yao Donggang作者单位：王洪,Wang Hong(广东高校半导体照明工程技术研究中心,广州,510640;华南理工大学理学院,广州,510640)， 傅志红,Fu Zhihong(中南大学机电工程学院,长沙,410083)， YaoDonggang,Yao Donggang(School of Polymer,Textile & Fiber Engineering,GeorgiaInstitute of Technology,Atlanta 30332,USA)刊名：工程塑料应用
英文刊名：ENGINEERING PLASTICS APPLICATION年，卷(期)：2009，37(9)被引用次数：0次
1.Michaeli W.Opfermann D Micro assembly injection moulding 2006(07)2.Rotting O.Ropke W.Becker H Polymer microfabrication technologies 2002(01)3.Gates R D.Xu Q.Stewart M New approaches to nanofabrication:molding,printing,and other techniques2005(04)4.Heckele M.Schomburg W K Review on micro molding of thermoplastic polymers 2004(03)5.Rauwendaal C Polymer Extrusion 20016.傅志红.王洪.Yao D G 微轮廓挤出形变机理的研究[期刊论文]-中国塑料 2009(03)
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