1绪论
模具清洗技术是表面技术研究中非常重要的一种，代写毕业论文在模具行业占有非常重要的地位。模具在使用过程中受到橡胶、配合剂以及硫化过程中所使用的脱模剂的综合沉积污染，其中主要污染物是无机氧化物、硫化物以及炭黑垢和硅油等，反复使用污垢会变硬变厚，形成一些花纹污染死区，牢固地粘附在橡胶模具上。橡胶模具清洗技术的研究与发展一直受到国内外橡胶行业业内人士的关注。模具是橡胶硫化过程中所使用的重要工具，它的优劣直接影响橡胶制品外在质量甚至使用寿命及安全性。因此为了保证橡胶制品的外观质量，必须对结垢的模具定期清洗。模具清洗方法分为传统的清洗方法和新兴的清洗方法两大类。等离子体清洗作为一种环境友好、非直接接触的有效清洗技术从各种新兴清洗工艺中脱颖而出，并因自身在表面预处理中的显著优势而日益受到各国的高度重视。本文借助传热学理论和有限元方法，对等离子体清洗模具表面橡胶污染物的能量祸合作用进行研究，为后续清洗工艺相关影响参数的合理选择提供理论依据。
1.1研究背景
作为现代工业生产中的重要环节，清洗技术在各种金属制品表面处理过程中，扮演着十分重要的角色。模具作为金属制品的一种，模具清洗技术的研究与发展一直受到国内外橡胶行业业内人士的关注。而如何寻找一种即具有良好的经济性又绿色环保的清洗方法，成办业内人士关注的焦点。
1.1.1模具清洗方法概述
模具清洗方法分为传统的清洗方法和新兴的清洗方法两大类，其中传统的清洗方式包括有机溶剂法、溶融法、酸洗法等湿法化学清洗及机械擦洗和喷射清洗阵。这些方法虽然使用简单、费用低，但是机械清洗法会对基体造成机械损伤，缩短使用寿命。喷砂处理容易堵塞模具的排气孔，必须拆装模具，劳动强度高，周期长化学清洗法长期使用会造成腐蚀，从而直接影响产品的外观和质量。当污垢成分复杂时，必须选用多种清洗剂反复清洗，刁一能满足表面洁净度的要求。这些药剂原料污染环境，损害作业者健康，必须有完备的劳动手段和污染物处理设备。传统的清洗方法不能达到理想模具清洗要求，不能满足社会的需求，因此人们将目光投向了新型的清洗技术，目前新兴的清洗技术有干冰清洗法、超声清洗、激光清洗法和等离子体清洗法。其中:
(l)干冰清洗优点:该工艺可实现在线清洗无需冷却;不损伤基体表面、不留下任何残留物、对环境无污染。缺点:清洗过程中高达10分贝的噪声以及每小时8美元的运行成本使得干冰清洗工艺主要应用于精密零件等清洗质量要求较高的领域降。
(2)超声清洗优点:是速度快、工效高、劳动强度低、操作方便被清洗制件表面洁净度高。缺点:超声清洗不适用于易碎制件，或者具有狭小缝隙、空洞的制件;只在化学清洗等方法不理想的情况下追加使用。
(3)激光清洗优点:是一种“干式”清洗，不需要清洁液或其它化学溶液;清除污染物的种类和适用范围较广泛;通过调控激光工艺参数，可以在不损伤基材表面的基础上有效去除污染物;可以方便实现自动化操作。缺点:激光清洗表面时，涉及到能量的吸收和转换等1b]题，成本高。
1.1.2等离子体清洗技术
等离子体清洗技术是近几年发展起来的新兴清洗技术之一，虽是一项新兴的清洗技术，但是在其它领域已得到了实际应用，目前己在半导体业与光电工业、电子资讯工业等高科技领域具有重要的地位。等离子技术是一新兴的领域，该领域结合等离子物理、等离子化学和气固相界面的化学反应，此为典型的高科技产业，横跨多种领域，包括化工、材料和电机，因此将极具挑战性，也充满机会.等离子体清洗的原理等离子体清洗技术是利用高能热流密度的等离子体直接作用到待清洗表面，使被清洗的工件表面上的污染物因发生振动、熔化、蒸发甚至燃烧，从而从基体表面脱离，达到清洗的目的。通过等离子体清洗，材料表面发生多种物理、化学变化，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，或引入极性基团，使亲水性、粘结性、可染色性、生物相容性及电性能分别得到改善。
2等离子体清洗橡胶模具能量耦合作用
等离子体清洗橡胶模具主要是利用等离子体束高能粒子的活化作用，产生热冲击、活化分解或小部分燃烧汽化，从而使模具表层橡胶污染物脱离模具表面，达到清洗的目的。此过程会涉及到一系列复杂的物理、化学反应，而经过等离子体清洗后，橡胶模具表面的是否清洗干净，是我们要研究的问题，而清洗质量与很多因互素有关，这里主要是跟污染物种类，及橡胶污染物的分布点关系密切。本文主要针对等离子体清洗橡胶模具表面的橡胶污染物进行研究，橡胶污染物主要是生产完成后表面残余的橡胶，我们将模具表面的污染物分为两大类，一类是斑状颗粒污染物，另一种是层状致密的污染物。两种不同类型的污物的温度场和应力场分析我们都是通过ANSYS有限元分析软件来进行分析的。
2.1清洗斑状污染物的能量藕合作用
等离子体清洗斑状颗粒橡胶污染物时，其清洗机理是，利用高热流密度的等离子体束作用到模具表面，当清洗力足够大时，使橡胶污染物争脱基体与污染物间粘结力的束缚，从而使污染物脱离模具表面，达到清洗的目的。这里我们需要对污染物与基体表面间的粘结力进行分析和计算，以确定合理的工艺参数。同时我们需要借助于ANsys有限元进行模拟和仿真等离子体清洗模具表面斑状污染物的温度场和应力场。
3 工艺参数对清洗效果的影响规律................. 29-45
3.1 清洗斑状污染工艺参数对清洗效果.................29-35
3.2 清洗层状污染物工艺参数................. 35-44
3.3 小结 .................44-45
4 清洗效果的实验验证与分析................. 45-54
4.1 实验设备及实验材料 .................45-46
4.1.1 实验设备................. 45
4.1.2 实验材料................. 45-46
4.2 等离子体清洗斑状污染物实验验证................. 46-49
4.2.1 实验参数选择 .................46
4.2.2 实验结果分析 .................46-49
4.3 等离子体清层状污染物实验验证 .................49-52
4.3.1 实验参数选择................. 49-50
4.3.2 实验结果分析................. 50-52
4.4 本章小结 .................52-54
结论
等离子体清洗技术是近几年发展起来的新兴的清洗技术之一。具有清洗坏境友好、成本低、操作简单、清洗效果好等特点，将其用于橡胶模具清洗，具有拓宽其应用领域，推动模具清洗技术发展的意义。本文的主要工作是:
(1)通过ANSYS有限元软件，建立了等离子体清洗模具能量藕合有限元模型。经过分析，斑状橡胶污染物表面的粘结力主要范德瓦尔斯力，需通过有限元计算模具基体表面的界面清洗力和界面温度;层状橡胶污染物的清洗主要是因为在高温情况下发生层裂应变而脱离基体表面，因此只需计算界面清洗应变和表面温度。
(2)分析了模具不同位置节点表面温度和清洗应变，发现节点的清洗应变，清洗应力和温度随等离子体热源的移入而增大、升高，随热源的移出而减小、下降，从污染物表层到基体底层呈卞降的趋势。
(3)分析了等离子体输出功率、清洗速度、基体厚度和污染物厚度等工艺参数对界面清洗力、清洗应变和界面温度的影响，通过回归正交实验和有限元分析，发现在等离子体清洗橡胶模具基体表面界面清洗力、清洗应变随弧功率的增大而增大、随清洗速的增大而减小、随基体厚度的增大而稍微减小、随污染物厚度的增厚而变小，而界面温度随弧功率的增大而增大、随清洗速的增大而减小、随基体厚度的增大而稍微减小、随污染物厚度的增厚而增大.
(4)构建了等离子体清洗橡胶模具实验装置，经过大量的实验，实验结果与有限元分析结果基本吻合，验证了等离子体清洗模具表面橡胶污染物有限元模型的有效性。清洗模具表面橡胶污染物时，只要保证界面清洗力大于粘结力、清洗应变大于污染物层裂应变，且界面温度不大于基体熔点，就可以将污染物从基体表面清除且不损伤基体表面。
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