Navorsing oor die effek van skroefrotasiespoed van spuitgietmasjien op plastiseervermoë en skynbare viskositeit

0 Inleiding

Spuitgietmasjien is die belangrikste toerusting vir plastiek giet, hoofsaaklik deur die inspuitingstelsel.Sisteem, klemstelsel, elektriese beheerstelsel, smeerstelsel, hidrostatiese transmissiestelsel,Verhitting en verkoelingstelsel, veiligheidsmoniteringstelsel, ens. Om kwaliteit van die produk te verbeter Hoeveelheid, produksie doeltreffendheid, energieverbruik te verminder, mense het in-diepte navorsing daaroor gedoen.Die navorsing oor spuitgietmasjiene is veelvlakkig, insluitend die elektriese beheerstelsel.Intelligente transformasie.Servotransformasie van transmissiestelsel Energiebesparing van verwarming en verkoelingstelselHervorming.Die skroefstruktuurtransformasie van plastiseringsvermoë. Die skroef is die kern van die hartkomponente van die spuitgietmasjien, wie se parameters die inspuitvolume van die inspuitmasjien bepaal, navorsers het Meer bestudeer. Hoe beter die plastiserende eenvormigheid van die skroef verteenwoordig die herhalingsakkuraatheid van die produk. Hoe hoër die metingsakkuraatheid, die werkverrigtingparameter van plastiserende eenvormigheid is skynbare viskositeit. Waarin die wysiging van die skroefstruktuur help om die skynbare viskositeit van die smelt te verminder, die skroef.

Die kapasiteit word bepaal deur die skroefstruktuur en die skroefspoed, druk, spoed, temperatuur, ens.Dit is die hoofparameter om die werkverrigting van die skroef te meet. Wang XishSmelting van inspuitskroef Liggaamsvervoer is teoreties ontleed. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. Plasticiseringskapasiteit verteenwoordig die doeltreffendheid van spuitgietmasjienproduksie,Dit is nodig om die plastiseringsvermoë van skroef te verbeter vir die ekonomiese voordele van ondernemings.

Die plastiseringsvermoë van die staaf verwys na die kwaliteit van geplastiseerde materiale per tydseenheid van die spuitgietmasjienskroef. Die kwaliteit van materiaalberging word deur die meetkamer bepaal, en die uitgang van die skroefhomogeniseringsgedeelte Gekoppel met die meetkamer, die volume by die uitlaat van die skroefhomogeniserende gedeelte kan gemeet word.Die plastiseringsvermoë van die skroef is bepaal deur die slaagtempo.In die keuse van materiale, die viskositeit word grootliks beïnvloed deur die skuiftempo en die temperatuur Die mate van lae sensitiwiteit van polipropileen om opsporing en waarneming van eksperimentele resultate te vergemaklik. Hierdie vraestel Die vloeiveld van PP-smelt in die homogeniseringsgedeelte van die skroef word deur Fluent-sagteware ontleed.

Die gebruik van die navorsingsmetode om eksperiment en teoretiese analise te kombineer, die skroefrotasie

Effekte van verskillende skroefdieptes op temperatuur, skynbare viskositeit, snelheid en plastiseringsvermoë Die volumetriese deurlaattempo by die uitlaat van die skroefhomogeniseringsgedeelte word ontleed om die skroefspoed van spuitgietmasjienproduksieprosesparameters te optimaliseer.

1 Teoretiese analiseIn hierdie vraestel, die homogenisering van LYH680 plastiese spuitgietmasjien word gesimuleer deur Fluent.Section van pypvloeistof, stel verskillende skroefspoed in, ontleding van homogeniseringsgedeelte van die pypDie volumetriese deurvoertempo by die uitlaat van die propileenvloeistofhomogeniseringsgedeelte word verkry. Die skynbare viskositeit van PP-smelt en die plastiseringsvermoë van skroef is ondersoek. Fase van spuitgietmasjienDie relevante parameters is: die lengte van die gehomogeniseerde gedeelte van die skroef is 80 mm, en die temperatuur van die vat in die homogeniseringsgedeelte word ingestel op 220 C, die smeltdruk in die homogeniserende gedeelte is 1.5 China het nie produksiefasiliteite vir hierdie tipe tegnologie nie, en die diepte van die skroefgroef is 2.2Mm, skroef skroef hoek is 17.66 °, skroef lengte-deursnee verhouding is 19.6, skroef deursnee 32 mm; Die smeltdigtheid van polipropileen (PP) was 770 Die enkellynkapasiteit kan wees / m3Die smeltpunt is 170 °C, die termiese geleidingskoëffisiënt van die smelt is 0,182W / (m · °C), en die smeltverhoudingHittekapasiteit van 2900 J / (Die enkellynkapasiteit kan wees · C), smelt viskositeit van 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 In praktiese ingenieurswese, oorweeg die vloeistof Die digtheid verander min as gevolg van die feit dat die gesmelte polimeer in die spuitgietmasjien geskeer word wanneer dit vooraf gevorm word. Skertempo is minder as 10-3 m / s, op watter tydstip die smelt geleë is in die nie-Newtoniaanse reologiese streek van die eerste In hierdie streek, die smeltpolimeer kan as 'n Newtoniaanse vloeistof beskou word, dus word die PP-smelt as 'n onsamedrukbare laminêre Newton-vloeistof in die teoretiese en eksperimentele toetsanalise beskou.

• Vestiging van die koördinaatstelsel

Die oorspronklike roterende kanaal waardeur die materiaal gaan, word in 'n kubiese kanaal gespan,Die driedimensionele ruimtemodel wat vanaf die oorsprong gebou is, word in Figuur getoon 1 te figuur 3.

1.2 Die vestiging van vloeistofbeheervergelyking (Phi) + div (p f) = div (γ graad) + S. (1) Waar φ 'n veralgemeende fisiese veranderlike is; Die algemene diffusiekoëffisiënt wat ooreenstem met phi; S is 'n algemene bronterm.

Volgens die Guangyi-metode, die vergelyking van behoud van massa en momentum word vasgestel by die ingang van die homogeniseringsgedeelte van x-y-vlak (z = 0).

dV

r

Z = – van die Pb + π F + d V.

(2) In die dt formule: rho is die smeltdigtheid, Die enkellynkapasiteit kan wees / m3; Vz is die vloeisnelheid in z-rigting, m / s, die spiraalgroef in die homogeniseringsgebied binnegaan; F is die versnelling van swaartekrag, m / s2; Pb is terugdruk, Pa; Is die smeltviskositeit,

Pa·s; T vir tyd, s; ▽ is die Hamiltoniaan，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Vergelyking (2) is die momentum-ewewigsvergelyking (N-S vergelyking) van viskose vloeistof, die vloeistof in die spiraalgroef word as isotermiese vloei beskou; Die viskositeit- en digtheidsvelde is eenvormig. Die breedte van die spiraalgroef is baie groter as die diepte van die spiraalgroef, en die effek van die skroefsywand word geïgnoreer. Die smelt vloei volledig langs die skroefkanaal, ignoreer die vloei-effek van die inlaat en uitlaat, maar met inagneming van die effek van die omgekeerde terugdruk. Die N-S-vergelyking word vereenvoudig deur die bogenoemde voorwaardes:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Integreer y twee keer en gee randvoorwaardes (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Die vloeisnelheid verspreiding toestand funksie in die rigting van die smelt word verkry, dit is

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2en × Lsintheta. (4)

Waar h die diepte van die skroefgroef in die homogeniseringsgedeelte is, m; Die helikshoek van die skroef, (°); L is die lengte van gehomogeniseerde segment, m; N is skroefspoed, r a d / m i n; D is die reguit deursnee van die skroefstaaf, m.

1.3 Berekening van teoretiese plastiseringskapasiteit

Vervang Vgl. (4) in die vloeidefinisievergelyking, Q = WhVz = π DhVzsintetiseerder, gee

22 32

Mpt = Qπ = π D Nhрsin θ cos θ – p Dhsin

Toonhoogte. (5) 120 12 L waar: W is die breedte van die vloeistofgedeelte, m; MPT is die teoretiese plastiek van skroeftipe plastiek spuitgietmasjien

Chemiese kapasiteit, Die enkellynkapasiteit kan wees / s; Q is die volume deurlaattempo van smelthomogeniseringsgedeelte, m3 / s. Deur vergelyking (5), dit kan gesien word dat die plastiseringsvermoë van die skroef beïnvloed word deur 'n verskeidenheid prosesparameters soos skroefdeursnee, skroef groef hoek, smeltdruk en skroefgroefdiepte. Hoe hoër die skroefspoed, hoe sterker die plastiseringsvermoë; Wanneer die skynbare viskositeit van smelt toeneem, die plastiseringsvermoë van skroef neem toe.

Eksperimentele resultate en simulasie-analise

2.1 Simulasie-analise en resultate

1) Voorwaardes vir simulasie-analise.

Die inlaat eindvlak: vanaf die snelheidsverspreidingstoestandfunksie in die z-rigting van die smelt (soos (4)), die snelheid by die inlaat van die homogeniserende gedeelte verander met die y-waarde. Nou N = 120, 140, 160, 180 rad / min word onderskeidelik in Vz vervang, en die aanvanklike gesimuleerde snelheid langs die spiraalrigting by die ingang van die homogeniseringsafdeling word bepaal deur die funksiedefinisie van Fluent met sy eie programmeertaal UDF, dit is, die beginsnelheid onder gesimuleerde en gemete toestande; Omdat die smeltdruk by die inlaat baie laer is as die skroefkopdruk, die druk by die inlaat van die homogeniseringsgedeelte is 0; Volgens die proses parameters van PP materiaal en toerusting, die

Die smelttemperatuur is ingestel op 465 K. Linker en regter symure: y-z vliegtuig (x = 0), (x is gelyk aan 3.2 × 10-2 m) as homogeniseringsegmente

Die twee kante van die skroefgroefmuur is ingestel as glyvaste mure, en die smelttemperatuur is die skroeftemperatuur, wat ingestel is op 473 K volgens die PP-materiaalkenmerke en die werklike toestand van die toerusting.

Boonste en onderste sywande: x-z vlak (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) as die onderste en boonste kante van die skroefgroef van die homogeniseringsafdeling, die onderkant word as 'n glyvaste muur beskou, die smelttemperatuur is die skroeftemperatuur, en die temperatuur is ingestel op 473 K volgens die materiaalkenmerke van PP en die werklike toestand van die toerusting; Die bokant van die skroefgroef in die homogeniseringsgedeelte is die kontakoppervlak van die smelt en die loop, die smeltvloeitempo is die maksimum, en die smelttemperatuur is gelyk aan die vatverwarmertemperatuur, wat ingestel is op 493 K volgens die produksietoestande van die PP-materiaal.

Uitlaat eindvlak: die x-y-vlak (z = 0.264 m) as die uitlaat van die homogeniseringsafdeling, die drukuitlaatgrens word aanvaar, waar die druk teenoor die z-rigting is, en die druk is ingestel om by die eksperimentele toerusting te pas vir maklike ontleding en vergelyking, en die terugdruk is ingestel op -1.2 China het nie produksiefasiliteite vir hierdie tipe tegnologie nie.

• Simulasie analise resultate

Vir x = 0.01, die krommediagram van snelheid, temperatuur en viskositeit by die uitgang van die homogeniseringsgedeelte as 'n funksie van die diepte van die spiraalgroef word in Figure getoon 4 aan 6.

Ons kan sien uit Figuur 4 dit met die verhoging van skroefspoed, die spoed van die homogeniseringsgedeelte by die uitgang neem ook toe, met die verhoging van die diepte van die skroefgroef, die spoed neem eers af en neem dan toe, wat te wyte is aan die skuifkrag en viskositeit op die boonste en onderste oppervlaktes van die skroefgroef, in lyn met die polimeervloeistof in die plaat.

Verander tussen. Soos ons kan sien uit figuur 4, met die verhoging van skroefspoed, Die snelheid by die uitlaat van homogeniseringsgedeelte neem ook toe. Met die verhoging van die groefdiepte, die snelheid neem eers af en neem dan toe. Dit is as gevolg van die groot skuifkrag en viskositeit op die boonste en onderste oppervlaktes van die groef, wat ooreenstem met die verandering van polimeervloeistof tussen plate. Temperatuurverandering in die radiale rigting soos in FIG. 5. Die PP-smelt is in kontak met die skroef aan die onderkant (y = 0), bokant kontak met die skroef (y = 0,0022m) hittegeleiding vind plaas, hitte van onder af, die boonste in die smelt, die temperatuur van beide kante inwaartse afwaartse neiging, die vorming van 'n konkawe temperatuurkromme. Met die toename van skroefspoed, die spoed neem toe, die verhittingstyd in die hardloper neem af, en die temperatuur neem af met die toename van die aantal omwentelinge. Soos in FIG. 6, die skynbare viskositeit van die smelt neem eers toe en neem dan af met die toename van die spiraalhoogte, In teenstelling met die temperatuurkurwe, die skynbare viskositeit is die laagste aan die bokant van die hoogste smelttemperatuur, en die skynbare viskositeit is die hoogste by die middel van die laagste smelttemperatuur. Met die toename van skroefspoed, die skynbare viskositeit van die smelt is hoër en hoër, en die skynbare viskositeit-uniformiteit neem af. Dit kan gesien word dat die skynbare viskositeit van PP-smelt omgekeerd eweredig aan temperatuur is, wat die akkuraatheid van simulasie toon.

Dit kan gesien word uit Figuur 6 dat die viskositeit nie in die Fluent-simulasie vasgestel is nie, dus neem ons die gemiddelde viskositeit by die uitgang van die homogeniseringsgedeelte by x = 0.01 hier, omdat die viskositeit hier verander deur die datavergelyking.

Die viskositeit wat die naaste aan die teoretiese berekening is.

2.2 Meting en ontleding van plastiseervermoë

Na voorverhitting van die spuitgietmasjien, die polipropileen grondstof word in die tregter gesit vir plastisiteit. Die rotasiespoedparameters van die skroef word gestel op 120,140,160,180 rpm, die temperatuur van die gehomogeniseerde gedeelte word gestel op 220 °C, en die smeltdruk in die homogeniseringsgedeelte word gestel op 1.2 China het nie produksiefasiliteite vir hierdie tipe tegnologie nie. Die stoortyd t by elke roterende spoed word met 'n stophorlosie aangeteken, en dan word die leë voer gestel.

Na inspuiting, nadat die inspuiting afgekoel is, die massa m van die inspuiting word versamel en gemeet, en die werklike plastiseringsvermoë mps word verkry deur mps = 1000m/t. Die vergelykingsresultate met die teoretiese plastiseringsvermoë mpt onder dieselfde toestande word in Fig. 7.

Figuur 7 toon dat die teoretiese plastiseringskapasiteit en skroefspoed van die skroef 'n funksie benader

Met die toename van skroefspoed, die plastiseringsvermoë van skroef word verbeter, en die werklike skroefskroef

Staafplastiseringsvermoë is laer as die teoretiese plastiseringsvermoë, die werklike plastiseringsvermoë van die spuitgietmasjien teen die spoed van 120 ~ 180 rad / min rekeninge vir 82% ~ 86% van die teoretiese plastiseringsvermoë, wat aandui dat die spuitgietmasjien-skroefplastiseringsvermoë bo die gemiddelde vlak is. 2.3 Foutanalise

Daar is verskille tussen die werklike plastiseringsvermoë en die teoretiese plastiseringsvermoë van die skroef, niks meer as hierdie punte nie: 1) deel van die materiaal vorm 'n gesmelte film tydens die plastiseringsproses, wat lei tot die lekkasie van die materiaal; 2) Die lekkasie van spiraaldruk is nie in die teoretiese plastiseringsvermoë-analise in ag geneem nie, wat veroorsaak het dat sommige materiale op die spiraalrand bly. 3) Benewens die hitte wat deur die vatverwarmer oorgedra word, die materiaal is meer van die skuifhitte van die skroef en die wrywing tussen die materiale, wat lei tot die termiese ontbinding van 'n deel van die materiaal.

Met die toename van skroefspoed, die werklike plastiseringsvermoë vertraag, daar is die volgende punte: 1) Met die toename van skroefspoed, die skuifhitte van die skroef neem toe, wat lei tot die termiese ontbinding van 'n deel van die materiaal; 2) Die toename in temperatuur verminder die viskositeit van die materiaal, verhoog die omgekeerde druk, belemmer die vordering van die materiaal, en veroorsaak dat die werklike plastiseringsenergie verlangsaam.

Gevolgtrekking Met die toename van skroefgroefdiepte, die eenvormigheid van temperatuur en skynbare viskositeit het afgeneem, en die plastiseringsvermoë het toegeneem, maar die akkuraatheid van produkkwaliteit het afgeneem. Die plastiseringsvermoë het toegeneem met die skroefspoed wat toegeneem het, maar die eenvormigheid van temperatuur en skynbare viskositeit het afgeneem met die toename in skroefspoed. Die verhoging van die temperatuur van die skroef help om die skynbare viskositeit-uniformiteit te bevorder en die kwaliteit akkuraatheid van die produk te verbeter; Om kwaliteit van die produk te verseker en produksiedoeltreffendheid te verbeter, die diepte, temperatuur en skroefspoed moet geoptimaliseer word.