Ricerche nantu à l'effettu di a velocità di rotazione di a vite di a macchina di stampaggio a iniezione nantu à a capacità di plastificazione è a viscosità apparente

0 Introduzione

A macchina di stampatura à iniezione hè l'attrezzatura principale per u modellu di plastica, principarmenti da u system.System injection, sistema di serratura, sistema di cuntrollu elettricu, sistema di lubricazione, sistema di trasmissione idrostatica,Sistema di riscaldamentu è rinfrescante, sistema di surviglianza di sicurità, ecc. Per migliurà a qualità di u produttuQuantità, efficienza di pruduzzione, riducendu u cunsumu d'energia, a ghjente hà realizatu una ricerca approfondita nantu à questu. A ricerca nantu à e macchine per l'iniezione hè multiforme, cumpresu u sistema di cuntrollu elettricu. Transformazione intelligente. Transformazione Servo di u sistema di trasmissione Risparmio d'energia di u sistema di riscaldamentu è di rinfrescante Riforma. A trasfurmazioni di a struttura di vite di capacità di plastificazione. A vite hè u core di a macchina di stampatura à iniezione cumpunenti Heart, i so paràmetri determinanu u voluminu di l'iniezione di a macchina, i circadori anu studiatu More. A megliu l'uniformità di plastificazione di a vite rapprisenta a precisione di ripetizione di u pruduttu., u paràmetru di prestazione di uniformità plasticizing hè viscosità apparente. Induve a mudificazione di a struttura di viti aiuta à riduce a viscosità apparente di u fustu., a vite.

A capacità hè determinata da a struttura di a vite è a velocità di a vite, pressione, vitezza, temperatura, etc.Hè u paràmetru principale per misurà u funziunamentu di a vite. Wang XishMelting di viti d'iniezione U trasportu di u corpu hè statu analizatu in teoria. Li Zhenget L'effetti di a temperatura è a retropressione nantu à a lumaca Influenza di a capacità di plastificazione di bastone. A capacità di plastificazione rapprisenta l'efficienza di a produzzione di macchine di stampaggio a iniezione,Hè necessariu di migliurà a capacità di plastificazione di a vite per i benefici ecunomichi di l'imprese.

A capacità di plastificazione di u bastone si riferisce à a qualità di i materiali plastificati per unità di tempu di a vite di a macchina di stampaggio iniezione. A qualità di u almacenamentu di materiale hè determinata da a camera di misurazione., è a surtita di a seccione d'homogenizazione di viti Cunnessu cù a sala di misurazione, u voluminu à l'outlet di a rùbbrica homogenizing di viti pò esse misurata. A capacità di plastificazione di u vitu hè stata determinata da a rata di passaghju. In a selezzione di materiali, a viscosità hè assai affettata da a velocità di cisura è a temperatura. U gradu di bassa sensibilità di u polipropilene per facilità a rilevazione è l'osservazione di i risultati sperimentali.. Stu documentu U campu di flussu di PP melt in a seccione homogenizing di a vite hè analizatu da u software Fluent.

Utilizà u metudu di ricerca di cumminà l'esperimentu è l'analisi teorica, a rotazione di a vite

Effetti di diverse profondità di viti nantu à a temperatura, viscosità apparente, velocità è capacità di plastificazione. A velocità di passaghju volumetrica à l'uscita di a sezione di omogeneizazione di a vite hè analizata per ottimisà i paràmetri di u prucessu di produzzione di a velocità di a vite di a macchina di stampaggio a iniezione..

1 Analisi teorica In stu documentu, l'omogeneizazione di a macchina di stampaggio a iniezione di plastica LYH680 hè simulata da Fluent.Section di fluidu di pipa, stabilisce una velocità di vite differente, Analisi di a seccione d'homogeneizazione di u pipeThe volumetric transit rate at the outlet of the propylene fluid homogenization section hè ottenuta. A viscosità apparente di u PP melt è a capacità plasticizing di a vite sò stati investigati.. Fase di a macchina di stampaggio a iniezione I paràmetri pertinenti sò: a lunghizza di a rùbbrica homogenizata di a vite hè 80 mm, è a temperatura di u canna in a seccione homogenizing hè setSet at 220 C, a prissioni melt in a seccione homogenizing hè 1.5 MPa, è a prufundità di u groove di a vite hè 2.2Mm, angolo di viti hè 17.66 °, rapportu lunghezza-diamitru viti hè 19.6, diametru di a vite 32 mm; A densità di funnu di polipropilene (PP) era 770 kg / m3 U puntu di fusione hè 170 °C, u coefficient di conductività termale di a fusione hè 0.182W / (m · °C), è u rapportu di fusione Capacità di calore di 2900 J / (kg · C), viscosità di fondu di 421 pa · s (453 K / 320)pa·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 In ingegneria pratica, cunsiderà u fluidu A densità cambia pocu per via di u fattu chì u polimeru fusu hè tosatu in a macchina per iniezione quandu premolded.Shear rate hè menu di 10-3 m / s, in quellu tempu u funnu si trova in a regione reologica non-Newtoniana di u primu In questa regione, u polimeru fusu pò esse cunsideratu cum'è un fluidu newtonianu, dunque a fusione di PP hè cunsiderata cum'è un fluidu Newton laminare incomprimibile in l'analisi teorica è sperimentale..

• Stabbilimentu di u sistema di coordenate

U canali rotanti originale per quale u materiale passa hè stendu in un canale cuboide,U mudellu spaziale tridimensionale custruitu da l'origine hè mostratu in Figura 1 a figura 3.

1.2 L'istituzione di l'equazione di governante di fluidi (f) + div (p f) = div (γ gradphi) + S. (1) Dove φ è una variabile fisica generalizzata; U coefficient di diffusione generalizata chì currisponde à phi; S hè un termu fonte generalizatu.

Sicondu u metudu Guangyi, l'equazione di cunservazione di massa è momentum hè stabilita à l'entrata di a seccione di homogenizazione di u pianu x-y (z = 0).

dV

r

Z = – di Pb + π F + δ V.

(2) In a formula dt: rho hè a densità di fusione, kg / m3; Vz hè a vitezza di u flussu in direzzione z, m / s, entra in u groove spirale in a regione homogenization; F hè l'accelerazione di gravità, m / s2; Pb hè a retropressione, pa; Hè a viscosità di fondu,

pa·s; T per u tempu, s; ▽ hè l'Hamiltonian，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Equazzioni (2) hè l'equazione di l'equilibriu di u momentu (Equazione N-S) di fluidu viscoso, u fluidu in u groove spirale hè cunsideratu cum'è flussu isotermicu; I campi di viscosità è di densità sò uniformi. A larghezza di u groove spirale hè assai più grande chì a prufundità di u groove spirale, è l'effettu di u muru laterale di a vite hè ignoratu. U melt scorri cumplettamente longu u canali di a vite, ignora l'effettu di u flussu di l'entrata è di l'output, ma cunsiderendu l'effettu di a pressione inversa. L'equazioni N-S hè simplificata da e cundizioni sopra:

2

dp

dy = 1·b。 (3) dy2eta dx

Integrate y duie volte è dà e cundizioni di cunfini (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). A funzione di u statu di distribuzione di a velocità di flussu in a direzzione di a fusione hè ottenuta, hè

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120 h – 2è × Lsintheta. (4)

Induve h hè a prufundità di u groove di a vite in a seccione di homogenizazione, m; L'angolo di l'helix di a vite, (°); L hè a lunghezza di u segmentu homogenizatu, m; N hè a velocità di a vite, r a d / m i n; D hè u diametru drittu di a vigna, m.

1.3 Càlculu di capacità plasticizing teorica

Sustituitu l'eq. (4) in l'equazione di definizione di flussu, Q = WhVz = π DhVzsynthesizer, dà

22 32

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

Pitch. (5) 120 12 L induve: W hè a larghezza di a seccione fluida, m; MPT hè a Plastica Teorica di a Macchina di Molding Injection Plastica di Tippu Vite

Capacità chimica, kg / s; Q hè u tassu di passaghju di u voluminu di a sezione di homogenizazione di fusione, m3 / s. Per mezu di l'equazioni (5), si pò vede chì a capacità di plastificazione di a vite hè affettata da una varietà di paràmetri di prucessu cum'è u diametru di a vite., angolo di scanalatura di vite, pressione di fusione è a prufundità di groove di viti. A più alta hè a vitezza di a vite, u più forte hè a capacità plasticizing; Quandu a viscosità apparente di melt aumenta, a capacità di plastificante di a vite aumenta.

Risultati sperimentali è analisi di simulazione

2.1 Analisi di simulazione è risultati

1) Cundizioni per l'analisi di simulazione.

A faccia finale di l'entrata: da a funzione di u statu di distribuzione di velocità in a direzzione z di u funnu (cum'è (4)), a vitezza à l'entrata di a seccione homogenizing cambia cù u valore y. Avà N = 120, 140, 160, 180 rad / min sò rimpiazzati in Vz rispettivamente, è a velocità iniziale simulata longu a direzzione spirale à l'entrata di a sezione di omogeneizazione hè determinata per mezu di a definizione di funzione di Fluent cù a so propria lingua di prugrammazione UDF., hè, a velocità iniziale in cundizioni simulate è misurate; Perchè a pressione di fusione à l'inlet hè assai più bassu di a pressione di a testa di vite, a prissioni à l 'inlet di a seccione homogenization hè 0; Sicondu i paràmetri di prucessu di u materiale PP è l'equipaggiu, u

A temperatura di fusione hè impostata à 465 K. Pareti laterali sinistra è destra: aviò y-z (x = 0), (x uguale 3.2 × 10-2 m) cum'è segmenti di homogenizazione

I dui lati di u muru di a groove di viti sò posti cum'è pareti antiscivolo, è a temperatura di fusione hè a temperatura di a vite, chì hè stallatu à 473 K secondu e caratteristiche di u materiale PP è a cundizione attuale di l'equipaggiu.

Pareti laterali superiori è inferiori: pianu x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) cum'è i lati inferjuri è supiriori di u groove di viti di a rùbbrica di homogeneizazione, u latu più bassu hè cunsideratu cum'è un muru antiscivolo, a temperatura di fusione hè a temperatura di a vite, è a temperatura hè impostata à 473 K secondu e caratteristiche materiale di PP è a cundizione attuale di l'equipaggiu; A parte superiore di a groove di viti in a sezione di l'omogeneizazione hè a superficia di cuntattu di a fusione è a canna., u flussu di fusione hè u massimu, è a temperatura di fusione hè uguale à a temperatura di u riscaldatore di barile, chì hè stallatu à 493 K sicondu i cundizioni di pruduzzioni di u materiale PP.

Outlet end face: u pianu x-y (z = 0.264 m) cum'è l'output di a seccione di homogenizazione, u cunfini di presa di pressione hè aduttatu, induve a prissioni hè opposta à a direzzione z, è a prissioni hè stallata per currisponde à l'equipaggiu sperimentale per analisi è paraguni faciuli, è a pressione posteriore hè stallata à -1.2 MPa.

• I risultati di l'analisi di simulazione

Per x = 0.01, diagramma di a curva di a velocità, a temperatura è a viscosità à l'uscita di a seccione di homogenizazione in funzione di a prufundità di a groove spirale hè mostrata in Figure 4 à 6.

Pudemu vede da a figura 4 chì cù l'aumentu di a vitezza di a vite, a vitezza di a rùbbrica homogenization à a surtita dinù cresce, cù l'aumentu di a prufundità di u groove di a vite, a vitezza prima diminuisce è poi aumenta, chì hè duvuta à a forza di cisura è a viscosità nantu à a superficia superiore è inferjuri di u groove di a vite, in ligna cù u fluidu polimeru in a piastra.

Cambiamenti trà. Comu pudemu vede da a figura 4, cù l'aumentu di a vitezza di a vite, A velocità à l'outlet di a seccione homogenizing aumenta ancu. Cù l'aumentu di a prufundità di u groove, a vitezza diminuisce prima è poi aumenta. Questu hè duvuta à a grande forza di cisura è a viscosità nantu à a superficia superiore è inferiore di u groove, chì hè coherente cù u cambiamentu di fluidu polimeru trà i platti. A variazione di a temperatura in a direzzione radiale cum'è mostra in FIG. 5. U melt PP hè in cuntattu cù a vite in u fondu (y = 0), sopra u cuntattu cù a vite (y = 0,0022 m) a cunduzzione di u calore si faci, calore da u fondu, a suprana in u fondu, a temperatura da i dui lati in tendenza discendente, formando una curva di temperatura cuncava. Cù l'aumentu di a vitezza di a vite, a vitezza aumenta, u tempu di riscaldamentu in u corridore diminuisce, è a temperatura diminuite cù l'aumentu di u numeru di rivoluzioni. Cum'è mostra in FIG. 6, a viscosità apparente di a fusione prima aumenta è poi diminuisce cù l'aumentu di l'altezza spirale, À u cuntrariu di a curva di temperatura, a viscosità apparente hè u più bassu à a cima di a più alta temperatura di fusione, è a viscosità apparente hè a più alta à a mità di a temperatura di fusione più bassa. Cù l'aumentu di a vitezza di a vite, a viscosità apparente di u fondu hè più altu è più altu, è l'uniformità di viscosità apparente diminuisce. Si pò vede chì a viscosità apparente di u PP melt hè inversamente proporzionale à a temperatura, chì mostra a precisione di a simulazione.

Pò esse vistu da a figura 6 chì a viscosità ùn hè micca fissatu in a simulazione Fluente, cusì pigliemu a viscosità media à a surtita di a seccione d'homogeneizazione in x = 0.01 quì, perchè a viscosità cambia quì à traversu u paragone di dati.

A viscosità chì hè più vicinu à u calculu teoricu.

2.2 Misurazione è Analisi di a capacità di plastificazione

Dopu avè preriscaldatu a macchina per l'iniezione, a materia prima di polipropilene hè messu in u funnel per a plasticità. I paràmetri di a vitezza di rotazione di a vite sò stabiliti à 120,140,160,180 rpm, a temperatura di a rùbbrica homogenized hè stabilitu à 220 °C, è a prissioni melt in a seccione homogenizing hè stabilitu à 1.2 MPa. U tempu di almacenamentu t à ogni velocità di rotazione hè registratu cù un cronometru, è dopu l'alimentu viotu hè stallatu.

Dopu à l'iniezione, dopu chì l'iniezione hè rinfriscata, a massa m di l'iniezione hè cullata è misurata, è l'attuale capacità di plastificazione mps hè ottenuta da mps = 1000m/t. I risultati di paraguni cù a capacità di plastificazione teorica mpt in i stessi cundizioni sò mostrati in Fig. 7.

Figura 7 mostra chì a capacità di plastificazione teorica è a vitezza di a vite di a vite hè apprussimatamente una funzione

Cù l'aumentu di a vitezza di a vite, a capacità di plasticizing di a vite hè rinfurzata, è a vite di vite vera

A capacità di plastificazione di u bastone hè più bassu di a capacità di plastificazione teorica, l'attuali capacità plasticizing di a machina di stampaggio iniezione à a vitezza di 120 ~ 180 rad / min accounts per 82% ~ 86% di a capacità teorica di plasticing, indettendu chì a capacità di plasticizing di a vite di a macchina iniezione hè sopra à u livellu mediu. 2.3 Analisi di errore

Ci sò diffirenzii trà a capacità di plasticizing attuale è a capacità plasticizing teorica di a vite, nunda di più chè sti punti: 1) una parte di u materiale forma una film fusa durante u prucessu di plastificazione, risultatu in a fuga di u materiale; 2) A fuga di a pressione spirale ùn hè micca stata cunsiderata in l'analisi teorica di capacità di plastificazione, chì hà causatu certi materiali per stà nantu à u bordu spirale. 3) In più di u calore trasmessu da u riscaldatore di canna, u materiale hè più da u calore di cisura di a vite è a friczione trà i materiali, risultatu in a descomposizione termale di una parte di u materiale.

Cù l'aumentu di a vitezza di a vite, l'attuale capacità di plastificante si rallenta, ci sò i seguenti punti: 1) Cù l'aumentu di a vitezza di a vite, u calore di cisura di a vite hè crescente, risultatu in a descomposizione termale di una parte di u materiale; 2) L'aumentu di a temperatura reduce a viscosità di u materiale, aumenta a pressione inversa, impedisce u prugressu di u materiale, è face chì l'energia di plastificazione attuale rallenta.

Conclusioni Cù l'aumentu di a prufundità di u groove di viti, l'uniformità di a temperatura è a viscosità apparente diminuite, è a capacità di plastificante aumenta, ma a precisione di a qualità di u produttu diminuì. A capacità di plastificante aumenta cù a velocità di a vite chì aumenta, ma l'uniformità di a temperatura è a viscosità apparente diminuite cù l'aumentu di a vitezza di a vite. Aumentà a temperatura di a vite aiuta à prumove l'uniformità di viscosità apparente è à migliurà a precisione di qualità di u pruduttu.; Per assicurà a qualità di u produttu è migliurà l'efficienza di a produzzione, a prufundità, a temperatura è a velocità di a vite deve esse ottimisata.