Даследаванне ўплыву хуткасці кручэння шнека машыны для ліцця пад ціскам на здольнасць да пластыфікацыі і ўяўную глейкасць

0 Уводзіны

Машына для ліцця пад ціскам з'яўляецца асноўным абсталяваннем для ліцця пластыка, у асноўным сістэмай упырску.Сістэма, заціскная сістэма, электрычная сістэма кіравання, сістэма змазкі, сістэма гідрастатычнай перадачы,Сістэма ацяплення і астуджэння, сістэма маніторынгу бяспекі, і г.д.. Для паляпшэння якасці прадукцыі Колькасць, эфектыўнасць вытворчасці, зніжэнне спажывання энергіі, людзі правялі глыбокія даследаванні па ім. Даследаванне машын для ліцця пад ціскам шматграннае, уключаючы электрычную сістэму кіравання. Інтэлектуальнае пераўтварэнне. Сервапераўтварэнне сістэмы перадачы. Энергазберажэнне сістэмы ацяплення і астуджэння. Пераўтварэнне шрубавай структуры пластыфікуючай здольнасці. Шруба з'яўляецца ядром кампанентаў машыны для ліцця пад ціскам, параметры якога вызначаюць аб'ём ўпырску ін'екцыйнай машыны, даследчыкі вывучаліБольш падрабязна. Чым лепш аднастайнасць пластыфікацыі шрубы паказвае дакладнасць паўтарэння прадукту. Чым вышэй дакладнасць вымярэння, параметр прадукцыйнасці аднастайнасці пластыфікацыі - гэта ўяўная глейкасць. Пры гэтым мадыфікацыя шрубавай структуры дапамагае паменшыць ўяўную глейкасць расплаву, шруба.

Ёмістасць вызначаецца канструкцыяй шнека і хуткасцю кручэння шнека, ціск, хуткасць, тэмпература, і г. д. Гэта асноўны параметр для вымярэння прадукцыйнасці шрубы. Wang Xish Расплаўленне ін'екцыйнага шнекаТранспарт корпуса быў прааналізаваны тэарэтычна. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. Пластыфікацыйная здольнасць паказвае эфектыўнасць вытворчасці машын для ліцця пад ціскам,Неабходна палепшыць пластыфікацыйную здольнасць шнека для эканамічнай выгады прадпрыемстваў.

Пластыфікуючая здольнасць стрыжня адносіцца да якасці пластыфікаваных матэрыялаў за адзінку часу шнека машыны для ліцця пад ціскам. Якасць захоўвання матэрыялу вызначаецца дазавальнай камерай, і выхад секцыі шнекавай гамагенізацыі, злучанай з вымяральным памяшканнем, можна вымераць аб'ём на выхадзе з секцыі гамагенізацыі шнека. Пластыфікуючая здольнасць шнека была вызначана хуткасцю праходжання. Пры выбары матэрыялаў, на глейкасць моцна ўплывае хуткасць зруху і тэмпература. Ступень нізкай адчувальнасці поліпрапілена для палягчэння выяўлення і назірання за эксперыментальнымі вынікамі. У гэтым артыкуле поле плыні расплаву ПП у секцыі гамагенізацыі шнека аналізуецца з дапамогай праграмнага забеспячэння Fluent.

Выкарыстанне метаду даследавання спалучэння эксперыменту і тэарэтычнага аналізу, кручэнне шрубы

Уплыў рознай глыбіні шрубы на тэмпературу, ўяўная глейкасць, хуткасць і здольнасць да пластыфікацыі Аб'ёмная хуткасць праходжання на выхадзе з секцыі гамагенізацыі шнека аналізуецца для аптымізацыі хуткасці шнека параметраў тэхналагічнага працэсу машыны для ліцця пад ціскам.

1 Тэарэтычны аналізУ гэтай працы, гамагенізацыя машыны для ліцця пластмас пад ціскам LYH680 мадэлюецца з дапамогай Fluent. Раздзел вадкасці ў трубах, ўсталяваць іншую хуткасць шрубы, аналіз секцыі гамагенізацыі трубы. Атрымана аб'ёмная хуткасць транзіту на выхадзе секцыі гамагенізацыі прапіленавай вадкасці. Былі даследаваны ўяўная глейкасць расплаву ПП і пластыфікуючая здольнасць шнека.. Фаза машыны для ліцця пад ціскам. Адпаведныя параметры: даўжыня гамагенізаванага ўчастка шрубы складае 80 мм, і тэмпература ствала ў секцыі гамагенізацыі ўстаноўлена 220 С, ціск расплаву ў секцыі гамагенізацыі складае 1.5 МПа, а глыбіня шрубавай пазы складае 2,2 мм, шруба шруба кут ёсць 17.66 °, стаўленне даўжыні шрубы да дыяметра 19.6, дыяметр шрубы 32 мм; Шчыльнасць расплаву поліпрапілена (пп) быў 770 кг / m3 Тэмпература плаўлення 170 °C, каэфіцыент цеплаправоднасці расплаву 0,182Вт / (м · °C), і каэфіцыент расплавуЦеплаёмістасць 2900 Дж / (кг · С), глейкасць расплаву 421 Па · с (453 К / 320)Па·с（463 K）/250 Па·s（473 K）。 У практычнай тэхн, улічвайце вадкасць. Шчыльнасць змяняецца нязначна з-за таго, што расплаўлены палімер падвяргаецца зруху ў машыне для ліцця пад ціскам пры папярэднім фармаванні. Хуткасць зруху менш, чым 10-3 м / с, у гэты час расплав знаходзіцца ў неньютоновской рэалагічнай вобласці першага У гэтай вобласці, расплаўлены палімер можна разглядаць як ньютоновскую вадкасць, таму ў тэарэтычным і эксперыментальным аналізе расплаў ПП разглядаецца як несціскальная ламінарная вадкасць Ньютана.

• Устанаўленне сістэмы каардынат

Першапачатковы верціцца канал, праз які праходзіць матэрыял, расцягваецца ў кубападобны канал,Мадэль трохмернай прасторы, пабудаваная з пачатку каардынат, паказана на малюнку 1 да Мал 3.

1.2 Стварэнне ўраўнення вадкасці (фі) + разм (р ф) = разд (γ градфі) + С. (1) Дзе φ - абагульненая фізічная зменная; Абагульнены каэфіцыент дыфузіі, які адпавядае фі; S – абагульнены крынічны тэрмін.

Па метадзе Гуаньі, ураўненне захавання масы і імпульсу ўстаноўлена на ўваходзе ў секцыю гамагенізацыі плоскасці x-y (z = 0).

dV

р

Z = – з Pb + π Ф + д В.

(2) У формуле dt: rho - шчыльнасць расплаву, кг / м3; Vz - хуткасць патоку ў напрамку z, м / с, уваходзячы ў спіральную канаўку ў вобласці гамагенізацыі; F - паскарэнне сілы цяжару, м / s2; Pb - гэта супрацьціск, Па; Ці з'яўляецца глейкасць расплаву,

Па·с; T для часу, с; ▽ - гамільтаніан，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Раўнанне (2) з'яўляецца ўраўненнем раўнавагі імпульсу (Ураўненне N-S) вязкай вадкасці, вадкасць у спіральнай канаўцы разглядаецца як ізатэрмічны паток; Палі глейкасці і шчыльнасці аднастайныя. Шырыня спіральнай канаўкі значна большая, чым глыбіня спіральнай канаўкі, і эфект бакавой сценкі шрубы ігнаруецца. Расплаў цалкам цячэ па шнековому каналу, ігнаруючы эфект патоку на ўваходзе і выхадзе, але з улікам эфекту адваротнага супрацьціску. Ураўненне N-S спрашчаецца прыведзенымі вышэй умовамі:

2

дп

dy=1·б。 (3) dy2eta dx

Праінтэгруйце y двойчы і задайце межавыя ўмовы (у = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos тэта / 60). Атрымана функцыя стану размеркавання хуткасці патоку ў напрамку расплаву, гэта

NDyπ cos тэта hy-y2pb

Vz = 120 гадзін – 2і × Лсінтэта. (4)

Дзе h - глыбіня шрубавай канаўкі ў секцыі гамагенізацыі, м; Вугал спіралі шрубы, (°); L — даўжыня гамагенізаванага сегмента, м; N - хуткасць шнека, r a d / м і н; D - прамы дыяметр стрыжня шрубы, м.

1.3 Разлік тэарэтычнай пластифицирующей здольнасці

Падставіўшы раўнанне. (4) у раўнанне вызначэння патоку, Q = WhVz = π DhVzсінтэзатар, дае

22 32

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

Падача. (5) 120 12 L дзе: W - шырыня сячэння вадкасці, м; MPT - гэта тэарэтычная машына для ліцця пластмас шрубавымі пластмасамі

Хімічная ёмістасць, кг / с; Q - аб'ёмная хуткасць праходжання секцыі гамагенізацыі расплаву, м3 / с. Праз раўнанне (5), відаць, што пластифицирующая здольнасць шнека залежыць ад розных параметраў працэсу, такіх як дыяметр шнека, кут шрубы, ціск расплаву і глыбіня шрубавай канаўкі. Чым вышэй хуткасць шнека, тым мацней пластифицирующая здольнасць; Пры ўяўнай глейкасці расплаву павялічваецца, павялічваецца пластифицирующая здольнасць шрубы.

Эксперыментальныя вынікі і аналіз мадэлявання

2.1 Аналіз мадэлявання і вынікі

1) Умовы аналізу мадэлявання.

Уваходны тарэц: ад функцыі стану размеркавання хуткасці ў напрамку z расплаву (такія як (4)), хуткасць на ўваходзе ў секцыю гамагенізацыі змяняецца са значэннем у. Цяпер N = 120, 140, 160, 180 рад / min замяняюцца ў Vz адпаведна, і пачатковая змадэляваная хуткасць уздоўж спіральнага кірунку на ўваходзе ў секцыю гамагенізацыі вызначаецца праз вызначэнне функцыі Fluent з яго ўласнай мовай праграмавання UDF, гэта, пачатковая хуткасць пры змадэляваных і вымераных умовах; Паколькі ціск расплаву на ўваходзе значна ніжэйшы за ціск галоўкі шнека, ціск на ўваходзе ў секцыю гамагенізацыі складае 0; У адпаведнасці з параметрамі працэсу PP матэрыялаў і абсталявання, ў

Тэмпература плаўлення ўстаноўлена 465 К. Левая і правая бакавыя сценкі: плоскасць у-з (х = 0), (х роўна 3.2 × 10-2 м) як сегменты гамагенізацыі

Абодва бакі сценкі шрубавай канаўкі ўсталяваны ў якасці супрацьслізготнай сценкі, а тэмпература расплаву - гэта тэмпература шнека, які настроены на 473 K у адпаведнасці з характарыстыкамі матэрыялу ПП і фактычным станам абсталявання.

Верхнія і ніжнія бакавіны: плоскасць x-z (у = 0), (у = 2.2 × 10-3 м) у якасці ніжняй і верхняй бакоў шрубавай канаўкі секцыі гамагенізацыі, ніжні бок разглядаецца як нескользящая сцяна, тэмпература расплаву - гэта тэмпература шнека, і тэмпература ўстаноўлена 473 Да ў адпаведнасці з матэрыяльнымі характарыстыкамі ПП і фактычным станам абсталявання; Верхні бок шрубавай канаўкі ў секцыі гамагенізацыі з'яўляецца паверхняй кантакту расплаву і ствала, хуткасць цячэння расплаву максімальная, а тэмпература расплаву роўная тэмпературы награвальніка ствала, які настроены на 493 Да ў адпаведнасці з умовамі вытворчасці матэрыялу ПП.

Выхадны тарэц: плоскасць х-у (z = 0.264 м) як выхад з секцыі гамагенізацыі, прымаецца мяжа напорнага выхаду, дзе ціск процілеглы кірунку z, і ціск усталяваны ў адпаведнасці з эксперыментальным абсталяваннем для зручнага аналізу і параўнання, і супрацьціск усталяваны -1.2 МПа.

• Вынікі аналізу мадэлявання

Для x = 0.01, дыяграма крывой хуткасці, тэмпература і глейкасць на выхадзе з секцыі гамагенізацыі ў залежнасці ад глыбіні спіральнай канаўкі паказана на малюнках 4 да 6.

Мы бачым з малюнка 4 што з павелічэннем хуткасці шнека, павялічваецца і хуткасць секцыі гамагенізацыі на выхадзе, з павелічэннем глыбіні шрубавай пазы, хуткасць спачатку зніжаецца, а потым павялічваецца, што звязана з сілай зруху і глейкасцю на верхняй і ніжняй паверхнях шрубавай канаўкі, у адпаведнасці з палімернай вадкасцю ў пласціне.

Змены паміж. Як бачым з мал 4, з павелічэннем хуткасці шнека, Хуткасць на выхадзе з секцыі гамагенізацыі таксама павялічваецца. З павелічэннем глыбіні канаўкі, хуткасць спачатку памяншаецца, а потым павялічваецца. Гэта звязана з вялікай сілай зруху і глейкасцю на верхняй і ніжняй паверхнях канаўкі, што адпавядае змене палімернай вадкасці паміж пласцінамі. Змена тэмпературы ў радыяльным кірунку, як паказана на мал. 5. Расплаў ПП знаходзіцца ў кантакце з шрубай унізе (у = 0), вышэй кантакту з шрубай (у = 0,0022м) адбываецца цеплаправоднасць, цяпла знізу, верхні ў расплаў, тэмпература з абодвух бакоў унутр тэндэнцыя да зніжэння, утвараючы ўвагнутую тэмпературную крывую. З павелічэннем хуткасці шнека, хуткасць павялічваецца, час нагрэву ў бягуне памяншаецца, а тэмпература паніжаецца з павелічэннем колькасці абаротаў. Як паказана на мал. 6, ўяўная глейкасць расплаву спачатку ўзрастае, а затым памяншаецца з павелічэннем вышыні спіралі, Насуперак тэмпературнай крывой, уяўная глейкасць самая нізкая ў верхняй частцы самай высокай тэмпературы плаўлення, а ўяўная глейкасць самая высокая ў сярэдзіне самай нізкай тэмпературы плаўлення. З павелічэннем хуткасці шнека, ўяўная глейкасць расплаву ўсё вышэй і вышэй, і ўяўная аднастайнасць глейкасці памяншаецца. Відаць, што ўяўная глейкасць расплаву ПП зваротна прапарцыйная тэмпературы, які паказвае дакладнасць мадэлявання.

Гэта відаць з малюнка 6 што глейкасць не фіксуецца ў мадэляванні Fluent, таму мы прымаем сярэднюю глейкасць на выхадзе з секцыі гамагенізацыі пры x = 0.01 тут, таму што глейкасць змяняецца тут праз параўнанне даных.

Глейкасць, найбольш блізкая да тэарэтычнага разліку.

2.2 Вымярэнне і аналіз здольнасці да пластыфікацыі

Пасля папярэдняга нагрэву машыны для ліцця пад ціскам, поліпрапіленавае сыравіну закладваецца ў варонку для пластычнасці. Параметры хуткасці кручэння шрубы задаюцца на ўзроўні 120,140,160,180 абаротаў у хвіліну, тэмпературу гамагенізаванай секцыі ўсталёўваюць на ўзроўні 220 °C, і ціск расплаву ў секцыі гамагенізацыі усталёўваюць на ўзроўні 1.2 МПа. Час захоўвання t пры кожнай хуткасці кручэння фіксуецца секундамерам, а затым усталёўваецца пустая падача.

Пасля ін'екцыі, пасля ін'екцыі астуджаюць, маса m ін'екцыі збіраецца і вымяраецца, а фактычная пластыфікуючая здольнасць mps атрымана як mps = 1000 м/т. Вынікі параўнання з тэарэтычнай пластифицирующей здольнасцю mpt пры тых жа ўмовах паказаны на мал. 7.

Малюнак 7 паказвае, што тэарэтычная здольнасць да пластыфікацыі і хуткасць шнека набліжаюцца да функцыі

З павелічэннем хуткасці шнека, пластифицирующая здольнасць шрубы павышаецца, і фактычны шруба

Здольнасць да пластыфікацыі стрыжня ніжэй, чым тэарэтычная здольнасць да пластыфікацыі, фактычная здольнасць да пластыфікацыі машыны для ліцця пад ціскам пры хуткасці 120 ~ 180 рад / складае мін 82% ~ 86% тэарэтычнай пластифицирующей здольнасці, што сведчыць аб тым, што здольнасць да пластыфікацыі шнека для ліцця пад ціскам вышэй за сярэдні ўзровень. 2.3 Аналіз памылак

Існуюць адрозненні паміж фактычнай пластыфікуючай здольнасцю і тэарэтычнай пластыфікуючай здольнасцю шрубы, нічога больш, чым гэтыя пункты: 1) частка матэрыялу ў працэсе пластыфікацыі ўтварае расплаўленую плёнку, што прыводзіць да ўцечкі матэрыялу; 2) Уцечка спіральнага ціску не ўлічвалася ў тэарэтычным аналізе здольнасці да пластыфікацыі, што прымусіла некаторыя матэрыялы застацца на краі спіралі. 3) У дадатак да цяпла перадае бочачны награвальнік, матэрыял больш ад цеплыні зруху шрубы і трэння паміж матэрыяламі, у выніку тэрмічнага раскладання часткі матэрыялу.

З павелічэннем хуткасці шнека, фактычная пластифицирующая здольнасць запавольваецца, ёсць наступныя моманты: 1) З павелічэннем хуткасці шнека, цяпло зруху шрубы павялічваецца, у выніку тэрмічнага раскладання часткі матэрыялу; 2) Павышэнне тэмпературы зніжае глейкасць матэрыялу, павялічвае зваротны ціск, перашкаджае прасоўванню матэрыялу, і выклікае запаволенне фактычнай энергіі пластыфікацыі.

Заключэнне З павелічэннем глыбіні шрубавай пазы, аднастайнасць тэмпературы і ўяўная глейкасць знізіліся, і пластифицирующая здольнасць павялічылася, але дакладнасць якасці прадукцыі знізілася. З павелічэннем хуткасці кручэння шнека пластифицирующая здольнасць павялічвалася, але аднастайнасць тэмпературы і ўяўная глейкасць паменшыліся з павелічэннем хуткасці шнека. Павышэнне тэмпературы шнека спрыяе ўяўнай аднастайнасці глейкасці і павышэнню дакладнасці якасці прадукту; Для таго, каб забяспечыць якасць прадукцыі і павысіць эфектыўнасць вытворчасці, глыбіня, тэмпература і хуткасць шнека павінны быць аптымізаваны.