بحث حول تأثير سرعة دوران اللولب لآلة التشكيل بالحقن على قدرة اللدونة واللزوجة الظاهرة

0 مقدمة

آلة التشكيل بالحقن هي المعدات الرئيسية لصب البلاستيك, بشكل رئيسي عن طريق نظام الحقن, نظام التثبيت, نظام التحكم الكهربائي, نظام تشحيم, نظام نقل هيدروستاتيكي,نظام التدفئة والتبريد, نظام مراقبة السلامة, إلخ. لتحسين جودة المنتج, كفاءة الإنتاج, تقليل استهلاك الطاقة, لقد أجرى الناس بحثًا متعمقًا حول هذا الموضوع ، كما أن البحث حول آلات القولبة بالحقن متعدد الأوجه, بما في ذلك نظام التحكم الكهربائي ، التحول الذكي ، التحويل المؤازر لنظام النقل ، توفير الطاقة لنظام التدفئة والتبريد ، إصلاح ، تحويل الهيكل اللولبي لقدرة التليين. المسمار هو جوهر آلة التشكيل بالحقن ، مكونات القلب, تحدد معلماتها حجم الحقن لآلة الحقن, لقد درس الباحثون المزيد. كلما كان التوحيد اللدن للمسمار يمثل دقة التكرار للمنتج ، كلما زادت دقة القياس, معلمة الأداء لتوحيد اللدائن هي اللزوجة الظاهرة ، حيث يساعد تعديل هيكل اللولب على تقليل اللزوجة الظاهرية للذوبان, المسمار.

يتم تحديد السعة من خلال الهيكل اللولبي وسرعة اللولب, ضغط, سرعة, درجة حرارة, الخ هي المعلمة الرئيسية لقياس أداء المسمار. وانغ شيش ، صهر برغي الحقن ، تم تحليل نقل الجسم نظريًا. Li Zhenget تأثيرات درجة الحرارة والضغط الخلفي على الحلزون تأثير قدرة القضيب على التلدين. تمثل قدرة اللدائن كفاءة إنتاج آلة التشكيل بالحقن,من الضروري تحسين قدرة اللولب على اللدائن للفوائد الاقتصادية للمؤسسات.

تشير قدرة اللدائن للقضيب إلى جودة المواد الملدنة لكل وحدة زمنية لبرغي آلة التشكيل بالحقن. يتم تحديد جودة تخزين المواد بواسطة غرفة القياس, ومخرج قسم التجانس اللولبي متصل بغرفة القياس, يمكن قياس الحجم عند مخرج قسم التجانس اللولبي. تم تحديد قدرة اللولب على اللدائن من خلال معدل المرور. في اختيار المواد, تتأثر اللزوجة بشكل كبير بمعدل القص ودرجة الحرارة درجة الحساسية المنخفضة للبولي بروبلين لتسهيل اكتشاف وملاحظة نتائج التجربة. هذا البحث يتم تحليل مجال تدفق صهر PP في قسم التجانس من المسمار بواسطة برنامج Fluent.

استخدام أسلوب البحث في الجمع بين التجربة والتحليل النظري, دوران المسمار

تأثير أعماق البراغي المختلفة على درجة الحرارة, اللزوجة الظاهرية, السرعة والقدرة على اللدائن يتم تحليل معدل المرور الحجمي عند مخرج قسم تجانس اللولب لتحسين سرعة اللولب لمعلمات عملية إنتاج آلة التشكيل بالحقن.

1 التحليل النظريفي هذه الورقة, يتم محاكاة تجانس ماكينة قولبة حقن البلاستيك LYH680 بواسطة Fluent.Section من سائل الأنابيب, ضبط سرعة المسمار المختلفة, تحليل قسم التجانس في الأنبوب تم الحصول على معدل العبور الحجمي عند مخرج قسم تجانس مائع البروبيلين ، وتم فحص اللزوجة الظاهرية للذوبان PP وقدرة اللولب على اللولب. مرحلة آلة التشكيل بالحقنالمعلمات ذات الصلة هي: طول القسم المتجانس من المسمار 80 مم, ودرجة حرارة البرميل في قسم التجانس مضبوطة على 220 ج, ضغط الذوبان في قسم التجانس هو 1.5 الآلام والكروب الذهنية, وعمق أخدود المسمار 2.2 مم, زاوية المسمار المسمار 17.66 °, نسبة طول المسمار القطر 19.6, قطر المسمار 32 مم; كثافة ذوبان البولي بروبلين (ص) كان 770 كلغ / م 3 نقطة الانصهار 170 درجة مئوية, معامل التوصيل الحراري للصهر هو 0.182 واط / (م · درجة مئوية), ونسبة الصهر: قدرة الحرارة 2900 ي / (كلغ · ج), تذوب اللزوجة 421 بنسلفانيا · س (453 ك / 320)بنسلفانيا·ق （463 كلفن） / 250 باسكال·ق （473 كلفن）。 في الهندسة العملية, ضع في اعتبارك السائل: تتغير الكثافة قليلاً بسبب حقيقة أن البوليمر المصهور يتم قصه في آلة التشكيل بالحقن عند الصب المسبق. 10-3 م / س, في ذلك الوقت يقع الذوبان في المنطقة الريولوجية غير النيوتونية للأول في هذه المنطقة, يمكن اعتبار البوليمر المنصهر سائل نيوتوني, لذلك يعتبر ذوبان PP سائل نيوتن الصفحي غير قابل للضغط في تحليل الاختبار النظري والتجريبي.

• إنشاء نظام الإحداثيات

يتم شد القناة الدوارة الأصلية التي تمر من خلالها المادة إلى قناة متوازية,يظهر نموذج الفضاء ثلاثي الأبعاد الذي تم إنشاؤه من الأصل في الشكل 1 لإدراك 3.

1.2 إنشاء معادلة السوائل الحاكمة (فاي) + شعبة (ص و) = div (γ جرادفي) + س. (1) حيث φ متغير فيزيائي معمم; معامل الانتشار المعمم المقابل لـ phi; S هو مصطلح مصدر معمم.

حسب طريقة قوانجي, يتم إنشاء معادلة الحفاظ على الكتلة والزخم عند مدخل قسم التجانس في المستوى x-y (ض = 0).

دي في

ص

Z = – من الرصاص + π واو + د الخامس.

(2) في صيغة dt: rho هي كثافة الذوبان, كلغ / m3; Vz هي سرعة التدفق في اتجاه z, م / س, دخول الأخدود الحلزوني في منطقة التجانس; F هو تسارع الجاذبية, م / s2; Pb هو الضغط الخلفي, بنسلفانيا; هي اللزوجة الذائبة,

بنسلفانيا·س; تي للوقت, س; ▽ هو هاميلتوني，▽ = ∂ أنا + ∂ ي + ∂ ك。 ∂x ∂y ∂z

معادلة (2) هي معادلة توازن الزخم (معادلة NS) من السوائل اللزجة, يعتبر السائل الموجود في الأخدود الحلزوني تدفقًا متساوي الحرارة; مجالات اللزوجة والكثافة موحدة. عرض الأخدود الحلزوني أكبر بكثير من عمق الأخدود الحلزوني, ويتم تجاهل تأثير الجدار الجانبي اللولبي. يتدفق الذوبان بالكامل على طول القناة اللولبية, تجاهل تأثير التدفق للمدخل والمخرج, ولكن مع الأخذ في الاعتبار تأثير الضغط الخلفي العكسي. يتم تبسيط معادلة NS بالشروط المذكورة أعلاه:

2

موانئ دبي

دى = 1·ب。 (3) dy2eta dx

ادمج y مرتين واكتب شروطًا حدية (ص = 0, Vz = 0; ص = ح, Vz = NDcos ثيتا / 60). يتم الحصول على وظيفة حالة توزيع سرعة التدفق في اتجاه الذوبان, هذا هو

NDyπ cos ثيتا hy-y2pb

Vz = 120 ساعة – 2و × Lsintheta. (4)

حيث h هو عمق الأخدود اللولبي في قسم التجانس, م; زاوية المسمار اللولبي, (°); L هو طول المقطع المتجانس, م; N هي سرعة المسمار, راد / م أنا ن; D هو القطر المستقيم لقضيب المسمار, م.

1.3 حساب قدرة اللدائن النظرية

استبدال المعادل. (4) في معادلة تعريف التدفق, س = WhVz = π DhVzsynthesizer, يعطي

22 32

Mpt = Qπ = π D Nhрsin θ cos θ – ع ضشين

يقذف. (5) 120 12 لام أين: W هو عرض قسم السوائل, م; MPT هي البلاستيك النظري لآلة تشكيل البلاستيك بالحقن من النوع اللولبي

القدرة الكيميائية, كلغ / س; Q هو معدل تمرير الحجم لقسم التجانس المصهور, m3 / س. من خلال المعادلة (5), يمكن ملاحظة أن قدرة اللولب على اللدائن تتأثر بمجموعة متنوعة من معلمات العملية مثل قطر المسمار, زاوية أخدود المسمار, ضغط الذوبان وعمق أخدود المسمار. كلما زادت سرعة اللولب, أقوى قدرة التلدين; عندما تزداد اللزوجة الظاهرة للذوبان, تزداد قدرة اللدائن اللولبية.

النتائج التجريبية وتحليل المحاكاة

2.1 تحليل المحاكاة والنتائج

1) شروط تحليل المحاكاة.

وجه نهاية المدخل: من دالة توزيع السرعة في الاتجاه z للذوبان (مثل (4)), تتغير السرعة عند مدخل قسم التجانس مع القيمة y. الآن N = 120, 140, 160, 180 راد / يتم استبدال دقيقة في Vz على التوالي, ويتم تحديد السرعة الأولية المحاكاة على طول الاتجاه الحلزوني عند مدخل قسم التجانس من خلال تعريف وظيفة Fluent بلغة البرمجة الخاصة به UDF, هذا هو, السرعة الابتدائية تحت ظروف المحاكاة والقياس; لأن ضغط الذوبان عند المدخل أقل بكثير من ضغط رأس المسمار, الضغط عند مدخل قسم التجانس هو 0; وفقًا لمعايير العملية لمواد ومعدات PP, ال

تم ضبط درجة حرارة الذوبان على 465 ك. الجدران الجانبية اليمنى واليسرى: y-z الطائرة (س = 0), (س يساوي 3.2 × 10-2 م) كقطع تجانس

تم تعيين جانبي جدار الأخدود اللولبي كجدران مانعة للانزلاق, ودرجة حرارة الذوبان هي درجة حرارة المسمار, الذي تم ضبطه على 473 K وفقًا لخصائص مادة PP والحالة الفعلية للمعدات.

الجدران الجانبية العلوية والسفلية: طائرة x-z (ص = 0), (ص = 2.2 × 10-3 م) مثل الجانبين السفلي والعلوي لأخدود المسمار لقسم التجانس, يعتبر الجانب السفلي جدارًا غير قابل للانزلاق, درجة حرارة الذوبان هي درجة حرارة المسمار, ويتم ضبط درجة الحرارة على 473 K وفقًا للخصائص المادية لـ PP والحالة الفعلية للمعدات; الجانب العلوي من الأخدود اللولبي في قسم التجانس هو سطح التلامس للذوبان والبرميل, معدل تدفق الذوبان هو الحد الأقصى, ودرجة حرارة الذوبان تساوي درجة حرارة سخان البرميل, الذي تم ضبطه على 493 K وفقًا لظروف إنتاج مادة PP.

وجه نهاية المخرج: الطائرة x-y (ض = 0.264 م) كمنفذ لقسم التجانس, تم اعتماد حدود مخرج الضغط, حيث يكون الضغط معاكس لاتجاه z, ويتم ضبط الضغط لمطابقة المعدات التجريبية لسهولة التحليل والمقارنة, ويتم ضبط الضغط الخلفي على -1.2 الآلام والكروب الذهنية.

• نتائج تحليل المحاكاة

بالنسبة إلى x = 0.01, الرسم البياني لمنحنى السرعة, درجة الحرارة واللزوجة عند خروج قسم التجانس كدالة لعمق الأخدود الحلزوني موضحة في الأشكال 4 إلى 6.

يمكننا أن نرى من الشكل 4 ذلك مع زيادة سرعة المسمار, تزداد أيضًا سرعة قسم التجانس عند الخروج, مع زيادة عمق أخدود المسمار, تنخفض السرعة أولاً ثم تزيد, ويرجع ذلك إلى قوة القص واللزوجة على الأسطح العلوية والسفلية لأخدود المسمار, بما يتماشى مع سائل البوليمر في اللوحة.

التغييرات بين. كما نرى من الشكل 4, مع زيادة سرعة اللولب, تزداد السرعة عند مخرج قسم التجانس أيضًا. مع زيادة عمق الأخدود, تنخفض السرعة أولاً ثم تزداد. ويرجع ذلك إلى قوة القص الكبيرة واللزوجة على الأسطح العلوية والسفلية للأخدود, وهو ما يتوافق مع تغير سائل البوليمر بين الألواح. تغير درجة الحرارة في الاتجاه الشعاعي كما هو موضح في الشكل. 5. مصهور PP على اتصال مع المسمار الموجود في الأسفل (ص = 0), فوق الاتصال مع المسمار (ص = 0.0022 م) يحدث التوصيل الحراري, الحرارة من القاع, الجزء العلوي في الذوبان, درجة الحرارة من كلا الجانبين الاتجاه النزولي الداخلي, تشكيل منحنى درجة حرارة مقعر. مع زيادة سرعة اللولب, تزداد السرعة, ينخفض ​​وقت التسخين في العداء, وتنخفض درجة الحرارة مع زيادة عدد الثورات. كما يظهر في الشكل. 6, تزداد اللزوجة الظاهرة للذوبان أولاً ثم تنخفض مع زيادة الارتفاع اللولبي, على عكس منحنى درجة الحرارة, تكون اللزوجة الظاهرة هي الأدنى عند قمة أعلى درجة حرارة ذوبان, وتكون اللزوجة الظاهرة هي الأعلى عند منتصف أدنى درجة حرارة تذوب. مع زيادة سرعة اللولب, اللزوجة الظاهرية للذوبان أعلى وأعلى, وينخفض ​​اتساق اللزوجة الظاهر. يمكن ملاحظة أن اللزوجة الظاهرية للذوبان PP تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة, مما يدل على دقة المحاكاة.

يمكن رؤيته من الشكل 6 أن اللزوجة ليست ثابتة في محاكاة الطلاقة, لذلك نأخذ متوسط ​​اللزوجة عند الخروج من قسم التجانس عند x = 0.01 هنا, لأن اللزوجة تتغير هنا من خلال مقارنة البيانات.

اللزوجة الأقرب إلى الحساب النظري.

2.2 قياس وتحليل قدرة اللدائن

بعد التسخين المسبق لماكينة القولبة بالحقن, يتم وضع مادة البولي بروبيلين الخام في القمع من أجل اللدونة. يتم ضبط معلمات سرعة الدوران للمسمار على 120,140,160,180 دورة في الدقيقة, يتم ضبط درجة حرارة القسم المتجانس على 220 درجة مئوية, ويتم ضبط ضغط الذوبان في قسم التجانس على 1.2 الآلام والكروب الذهنية. يتم تسجيل وقت التخزين t عند كل سرعة دوارة باستخدام ساعة توقيت, ثم يتم تعيين التغذية الفارغة.

بعد الحقن, بعد تبريد الحقن, يتم جمع وقياس كتلة الحقن م, ويتم الحصول على قدرة التلدين الفعلية mps بواسطة mps = 1000m / t. نتائج المقارنة مع القدرة النظرية للتلدين mpt تحت نفس الظروف موضحة في الشكل. 7.

شكل 7 يوضح أن قدرة اللدونة النظرية وسرعة المسمار اللولبي تقارب الوظيفة

مع زيادة سرعة اللولب, تم تحسين قدرة اللولب على التليين, والمسمار اللولبي الفعلي

قدرة التلدين بالقضيب أقل من قدرة التلدين النظرية, قدرة البلاستيك الفعلية لآلة التشكيل بالحقن بسرعة 120 ~ 180 راد / دقيقة لحسابات 82% ~ 86% للقدرة النظرية على التلدين, مما يشير إلى أن قدرة التليين اللولبي لآلة التشكيل بالحقن أعلى من المستوى المتوسط. 2.3 تحليل الأخطاء

هناك اختلافات بين قدرة اللدونة الفعلية والقدرة النظرية على اللدائن اللولبية, لا شيء أكثر من هذه النقاط: 1) يشكل جزء من المادة فيلمًا مصهورًا أثناء عملية التلدين, مما يؤدي إلى تسرب المواد; 2) لم يؤخذ في الاعتبار تسرب الضغط اللولبي في التحليل النظري لقدرة اللدونة, مما تسبب في بقاء بعض المواد على الحافة الحلزونية. 3) بالإضافة إلى الحرارة المنبعثة من برميل السخان, تكون المادة أكثر من حرارة القص للمسمار والاحتكاك بين المواد, مما يؤدي إلى التحلل الحراري لجزء من المادة.

مع زيادة سرعة اللولب, قدرة التلدين الفعلية تتباطأ, هناك النقاط التالية: 1) مع زيادة سرعة اللولب, تزداد حرارة القص للمسمار, مما يؤدي إلى التحلل الحراري لجزء من المادة; 2) تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تقليل لزوجة المادة, يزيد الضغط العكسي, يعيق تقدم المادة, ويؤدي إلى إبطاء الطاقة الملدنة الفعلية.

الخلاصة مع زيادة عمق أخدود المسمار, تناقص توحيد درجة الحرارة واللزوجة الظاهرة, وزادت قدرة التلدين, لكن دقة جودة المنتج انخفضت. زادت قدرة التلدين مع زيادة سرعة اللولب, لكن توحيد درجة الحرارة واللزوجة الظاهرية انخفض مع زيادة سرعة اللولب. تساعد زيادة درجة حرارة اللولب على تعزيز توحيد اللزوجة الظاهرية وتحسين دقة جودة المنتج; من أجل ضمان جودة المنتج وتحسين كفاءة الإنتاج, العمق, يجب تحسين درجة الحرارة وسرعة اللولب.