Изследване на ефекта от скоростта на въртене на винта на машината за леене под налягане върху способността за пластифициране и привидния вискозитет

февруари 23, 2023

0 Въведение

Машината за леене под налягане е основното оборудване за формоване на пластмаса, главно от инжекционната система.Система, система за затягане, електрическа система за управление, система за смазване, хидростатична трансмисионна система,Система за отопление и охлаждане, система за наблюдение на безопасността, и т.н.. За подобряване на качеството на продуктаКоличество, ефективност на производството, намаляване на консумацията на енергия, хората са извършили задълбочени изследвания върху него. Изследванията на машините за леене под налягане са многостранни, включително електрическата система за управление. Интелигентна трансформация. Серво трансформация на трансмисионната система Енергоспестяване на система за отопление и охлаждане Реформа. Трансформация на винтовата структура на способността за пластифициране. Винтът е сърцевината на компонентите на машината за леене под налягане Heart, чиито параметри определят инжекционния обем на инжекционната машина, изследователите са проучили Повече. Колкото по-добре еднородността на пластифициране на винта представлява точността на повторение на продукта. Колкото по-висока е точността на измерване, параметърът на ефективността на еднородността на пластифициране е привиден вискозитет. При което модификацията на винтовата структура спомага за намаляване на привидния вискозитет на стопилката, винта.

Капацитетът се определя от структурата на винта и скоростта на винта, налягане, скорост, температура, и т.н. Това е основният параметър за измерване на производителността на винта. Wang Xish Разтапянето на инжекционния винт Транспортът на тялото беше анализиран теоретично. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. Капацитетът на пластифициране представлява ефективността на производството на машини за леене под налягане,Необходимо е да се подобри пластифициращата способност на винта за икономическите ползи на предприятията.

Пластифициращата способност на пръта се отнася до качеството на пластифицираните материали за единица време на винта на машината за леене под налягане. Качеството на съхранение на материала се определя от дозиращата камера, и изхода на секцията за шнекова хомогенизация, свързана с измервателната стая, може да се измери обемът на изхода на секцията за хомогенизиране на винта. Пластифициращата способност на винта се определя от скоростта на преминаване. При избора на материали, вискозитетът е силно повлиян от скоростта на срязване и температурата Степента на ниска чувствителност на полипропилена за улесняване на откриването и наблюдението на експерименталните резултати. Този документ Полето на потока на PP стопилката в секцията за хомогенизиране на шнека се анализира от софтуера Fluent.

Използване на изследователския метод на комбиниране на експеримент и теоретичен анализ, въртенето на винта

Влияние на различните дълбочини на винта върху температурата, привиден вискозитет, скорост и способност за пластифициране. Обемната скорост на преминаване на изхода на секцията за хомогенизиране на винта се анализира, за да се оптимизира скоростта на винта на параметрите на производствения процес на машината за шприцване.

1 Теоретичен анализ В тази статия, хомогенизирането на машината за леене под налягане на пластмаса LYH680 се симулира от Fluent.Разрез на тръбна течност, задайте различна скорост на винта, анализ на секцията за хомогенизиране на тръбата Получава се обемна скорост на преминаване на изхода на секцията за хомогенизиране на пропиленов флуид. Изследвани са привидният вискозитет на PP стопилката и пластифициращата способност на винта. Фаза на машина за леене под наляганеСъответните параметри са: дължината на хомогенизираната секция на винта е 80 мм, и температурата на варела в секцията за хомогенизиране е зададена Настроена на 220 ° С, налягането на стопилката в секцията за хомогенизиране е 1.5 MPa, и дълбочината на жлеба на винта е 2,2 мм, винт винт ъгъл е 17.66 °, съотношението дължина-диаметър на винта е 19.6, диаметър на винта 32 мм; Плътността на стопилката на полипропилена (ПП) беше 770 килограма / m3 Точката на топене е 170 °C, коефициентът на топлопроводимост на стопилката е 0,182W / (м · °C), и коефициентът на топенеТоплинен капацитет на 2900 Дж / (килограма · ° С), вискозитет на стопилка на 421 татко · с (453 К / 320)татко·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 В практическото инженерство, вземете предвид течността. Плътността се променя малко поради факта, че стопеният полимер се срязва в машината за леене под налягане, когато е предварително формован. Скоростта на срязване е по-малка от 10-3 м / с, по което време стопилката се намира в ненютоновата реологична област на първия В тази област, стопеният полимер може да се разглежда като нютонова течност, така че PP стопилката се разглежда като несвиваем ламинарен Нютонов флуид в теоретичния и експериментален тестов анализ.

Създаване на координатна система

Оригиналният въртящ се канал, през който преминава материалът, се разтяга в кубоиден канал,Триизмерният пространствен модел, конструиран от началото, е показан на фигура 1 към Фигура 3.

1.2 Създаване на уравнение за регулиране на течността (Фи) + див (p f) = div (γ градфи) + С. (1) Където φ е обобщена физическа променлива; Обобщеният коефициент на дифузия, съответстващ на phi; S е обобщен изходен термин.

По метода Guangyi, уравнението за запазване на масата и импулса се установява на входа на секцията за хомогенизиране на равнината x-y (z = 0).

Z = – на Pb + π F + d V.

(2) Във формулата dt: rho е плътността на стопилката, килограма / m3; Vz е скоростта на потока в посока z, м / с, навлизайки в спиралния жлеб в зоната на хомогенизиране; F е ускорението на гравитацията, м / s2; Pb е обратно налягане, татко; Е вискозитетът на стопилката,

татко·с; Т за време, с; ▽ е хамилтонианът，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Уравнение (2) е уравнението на равновесието на импулса (N-S уравнение) от вискозна течност, течността в спиралния жлеб се счита за изотермичен поток; Полетата на вискозитета и плътността са еднакви. Ширината на спиралния жлеб е много по-голяма от дълбочината на спиралния жлеб, и ефектът от страничната стена на винта се игнорира. Стоилката се стича изцяло по шнековия канал, пренебрегвайки ефекта на потока на входа и изхода, но имайки предвид ефекта на обратното обратно налягане. Уравнението N-S е опростено от горните условия:

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Интегрирайте y два пъти и дайте гранични условия (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos тета / 60). Получава се функцията на състоянието на разпределението на скоростта на потока по посока на стопилката, това е

NDyπ cos тита hy-y2pb

Vz = 120h – 2и × Lsintheta. (4)

Където h е дълбочината на жлеба на винта в секцията за хомогенизиране, м; Ъгълът на спиралата на винта, (°); L е дължината на хомогенизирания сегмент, м; N е скоростта на винта, r a d / m i n; D е правият диаметър на винтовия прът, м.

1.3 Изчисляване на теоретичен пластифициращ капацитет

Замествайки ур. (4) в уравнението за определяне на потока, Q = WhVz = π DhVzсинтезатор, дава

22 32

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

Стъпка. (5) 120 12 L къде: W е ширината на флуидната секция, м; MPT е теоретичната машина за шприцоване на пластмаса от винтов тип

Химически капацитет, килограма / с; Q е обемната скорост на преминаване на секцията за хомогенизиране на стопилката, m3 / с. Чрез уравнение (5), може да се види, че способността за пластифициране на винта се влияе от различни параметри на процеса, като диаметър на винта, ъгъл на канала на винта, налягане на топене и дълбочина на канала на винта. Колкото по-висока е скоростта на винта, толкова по-силна е пластифициращата способност; Когато привидният вискозитет на стопилката се увеличи, пластифициращата способност на винта се увеличава.

Експериментални резултати и симулационен анализ

2.1 Симулационен анализ и резултати

1) Условия за симулационен анализ.

Крайната повърхност на входа: от функцията на състоянието на разпределението на скоростта в посока z на стопилката (като (4)), скоростта на входа на хомогенизиращата секция се променя със стойността на y. Сега N = 120, 140, 160, 180 рад / min се заместват съответно във Vz, и първоначалната симулирана скорост по спиралната посока на входа на секцията за хомогенизиране се определя чрез дефиницията на функцията на Fluent със собствен език за програмиране UDF, това е, началната скорост при симулирани и измерени условия; Тъй като налягането на стопилката на входа е много по-ниско от налягането на главата на винта, налягането на входа на секцията за хомогенизиране е 0; Според параметрите на процеса на PP материал и оборудване, на

Температурата на топене е настроена на 465 К. Лява и дясна странична стена: y-z равнина (x = 0), (х е равно на 3.2 × 10-2 м) като сегменти за хомогенизиране

Двете страни на стената на жлеба на винта са настроени като неплъзгащи се стени, и температурата на стопилката е температурата на шнека, който е настроен на 473 K според материалните характеристики на РР и действителното състояние на оборудването.

Горни и долни странични стени: равнина x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 м) като долната и горната страна на шнековия жлеб на секцията за хомогенизиране, долната страна се счита за неплъзгаща се стена, температурата на топене е температурата на шнека, и температурата е настроена на 473 К според материалните характеристики на ПП и действителното състояние на оборудването; Горната страна на жлеба на винта в секцията за хомогенизиране е контактната повърхност на стопилката и цевта, скоростта на потока на стопилката е максимална, и температурата на стопилката е равна на температурата на нагревателя на цевта, който е настроен на 493 K според производствените условия на PP материала.

Челно лице на изхода: равнината x-y (z = 0.264 м) като изход на секцията за хомогенизиране, се приема границата на изхода на налягането, където налягането е противоположно на посоката z, и налягането е настроено да съответства на експерименталното оборудване за лесен анализ и сравнение, и обратното налягане е настроено на -1.2 MPa.

Резултати от симулационен анализ

За x = 0.01, диаграмата на кривата на скоростта, температурата и вискозитетът на изхода от секцията за хомогенизиране като функция от дълбочината на спиралния жлеб са показани на фигури 4 да се 6.

Виждаме от фигура 4 че с увеличаване на скоростта на винта, скоростта на секцията за хомогенизиране на изхода също се увеличава, с увеличаване на дълбочината на жлеба на винта, скоростта първо намалява и след това се увеличава, което се дължи на силата на срязване и вискозитета върху горната и долната повърхност на жлеба на винта, в съответствие с полимерната течност в плочата.

Промени между. Както можем да видим от фигура 4, с увеличаване на скоростта на винта, Скоростта на изхода на секцията за хомогенизиране също се увеличава. С увеличаване на дълбочината на жлеба, скоростта първо намалява и след това се увеличава. Това се дължи на голямата сила на срязване и вискозитета на горната и долната повърхност на жлеба, което е в съответствие с промяната на полимерната течност между плочите. Промяната на температурата в радиална посока, както е показано на фиг. 5. PP стопилката е в контакт с винта в долната част (y = 0), над контакт с винта (y = 0,0022m) възниква топлопроводимост, топлина от дъното, горната част в стопилката, температурата от двете страни навътре в низходяща тенденция, образувайки вдлъбната температурна крива. С увеличаване на скоростта на винта, скоростта се увеличава, времето за нагряване в бегача намалява, и температурата намалява с увеличаване на броя на оборотите. Както е показано на фиг. 6, привидният вискозитет на стопилката първо се увеличава и след това намалява с увеличаването на височината на спиралата, Противно на температурната крива, привидният вискозитет е най-нисък в горната част на най-високата температура на топене, и привидният вискозитет е най-висок в средата на най-ниската температура на топене. С увеличаване на скоростта на винта, привидният вискозитет на стопилката е по-висок и по-висок, и привидната равномерност на вискозитета намалява. Може да се види, че привидният вискозитет на PP стопилката е обратно пропорционален на температурата, което показва точността на симулацията.

Вижда се от фигура 6 че вискозитетът не е фиксиран в симулацията на Fluent, така че вземаме средния вискозитет на изхода от секцията за хомогенизиране при x = 0.01 тук, защото вискозитетът се променя тук чрез сравнението на данните.

Вискозитетът, който е най-близо до теоретичното изчисление.

2.2 Измерване и анализ на капацитета за пластифициране

След предварително загряване на машината за леене под налягане, полипропиленовата суровина се поставя във фунията за пластичност. Параметрите на скоростта на въртене на винта са зададени на 120,140,160,180 об/мин, температурата на хомогенизираната част се настройва на 220 °C, и налягането на стопилката в секцията за хомогенизиране се настройва на 1.2 MPa. Времето за съхранение t при всяка скорост на въртене се записва с хронометър, и след това празният канал е зададен.

След инжектиране, след като инжекцията се охлади, масата m на инжекцията се събира и измерва, а действителната пластифицираща способност mps се получава от mps = 1000m/t. Резултатите от сравнението с теоретичната пластифицираща способност mpt при същите условия са показани на фиг. 7.

Фигура 7 показва, че теоретичният капацитет на пластифициране и скоростта на винта на винта се приближават до функция

С увеличаване на скоростта на винта, пластифициращата способност на винта е подобрена, и действителния винтов винт

Способността за пластифициране на пръта е по-ниска от теоретичната способност за пластифициране, действителната пластифицираща способност на машината за леене под налягане при скорост на 120 ~ 180 рад / мин. сметки за 82% ~ 86% на теоретичната пластифицираща способност, което показва, че пластифициращата способност на винтовата машина за леене под налягане е над средното ниво. 2.3 Анализ на грешките

Има разлики между действителната способност за пластифициране и теоретичната способност за пластифициране на винта, нищо повече от тези точки: 1) част от материала образува разтопен филм по време на процеса на пластифициране, което води до изтичане на материала; 2) Изтичането на спирално налягане не е взето предвид в теоретичния анализ на способността за пластифициране, което накара някои материали да останат на спиралния ръб. 3) В допълнение към топлината, предавана от нагревателя на цевта, материалът е повече от топлината на срязване на винта и триенето между материалите, което води до термично разлагане на част от материала.

С увеличаване на скоростта на винта, действителната способност за пластифициране се забавя, има следните точки: 1) С увеличаване на скоростта на винта, топлината на срязване на винта се увеличава, което води до термично разлагане на част от материала; 2) Повишаването на температурата намалява вискозитета на материала, увеличава обратното налягане, пречи на напредъка на материала, и кара действителната енергия на пластифициране да се забави.

Заключение С увеличаване на дълбочината на жлеба на винта, равномерността на температурата и привидният вискозитет намаляват, и пластифициращата способност се увеличава, но прецизността на качеството на продукта намаля. Способността за пластифициране се увеличава с увеличаване на скоростта на шнека, но равномерността на температурата и привидният вискозитет намаляват с увеличаването на скоростта на шнека. Увеличаването на температурата на шнека спомага за насърчаване на видимата равномерност на вискозитета и подобряване на точността на качеството на продукта; За да се гарантира качеството на продукта и да се подобри ефективността на производството, дълбочината, температурата и скоростта на винта трябва да бъдат оптимизирани.