Výzkum vlivu rychlosti otáčení šneku vstřikovacího stroje na plastifikační schopnost a zdánlivou viskozitu

0 Úvod

Vstřikovací lis je hlavním zařízením pro lisování plastů, především vstřikovacím systémem.Systém, upínací systém, elektrický řídicí systém, mazací systém, hydrostatický převodový systém,Systém vytápění a chlazení, bezpečnostní monitorovací systém, atd. Pro zlepšení kvality produktuMnožství, efektivitu výroby, snížení spotřeby energie, lidé na něm provedli hloubkový výzkum. Výzkum vstřikovacích strojů je mnohostranný, včetně elektrického řídicího systému.Inteligentní transformace.Servotransformace převodového systému Úspora energie systému vytápění a chlazeníReforma.Šneková struktura transformace plastifikační schopnosti. Šnek je jádrem vstřikovacího lisuSrdce komponenty, jehož parametry určují vstřikovací objem vstřikovacího stroje, výzkumníci studovaliVíce. Čím lepší plastifikační stejnoměrnost šneku představuje opakovací přesnost produktu. Čím vyšší je přesnost měření, výkonnostním parametrem plastifikační stejnoměrnosti je zdánlivá viskozita. Přičemž úprava struktury šneku pomáhá snížit zdánlivou viskozitu taveniny, šroub.

Kapacita je dána strukturou šneku a rychlostí šneku, tlak, Rychlost, teplota, atd. Je to hlavní parametr pro měření výkonu šroubu. Wang XishMelting vstřikovacího šroubu Transport tělesa byl analyzován teoreticky. Li Zhenget Účinky teploty a protitlaku na šnekaVliv plastifikační schopnosti tyče. Plastifikační kapacita představuje efektivitu výroby vstřikovacích strojů,Pro ekonomický přínos podniků je nutné zlepšit plastifikační schopnost šneku.

Plastifikační schopnost tyče se vztahuje ke kvalitě změkčených materiálů za jednotku času šneku vstřikovacího stroje. Kvalitu skladování materiálu určuje dávkovací komora, a výstup ze šnekové homogenizační sekce Propojený s měřicí místností, lze měřit objem na výstupu šnekové homogenizační sekce. Plastifikační schopnost šneku byla určena rychlostí průchodu.Při výběru materiálů, viskozita je výrazně ovlivněna rychlostí smyku a teplotou Stupeň nízké citlivosti polypropylenu pro usnadnění detekce a pozorování experimentálních výsledků. Tento článekPole toku PP taveniny v homogenizační sekci šneku je analyzováno softwarem Fluent.

Využití výzkumné metody kombinace experimentu a teoretické analýzy, otáčení šroubu

Vliv různých hloubek šroubů na teplotu, zdánlivá viskozita, rychlost a plastifikační schopnost Objemová rychlost průchodu na výstupu šnekové homogenizační sekce je analyzována za účelem optimalizace parametrů výrobního procesu rychlosti šneku vstřikovacího stroje.

1 Teoretická analýzaV tomto článku, homogenizace vstřikovacího stroje LYH680 je simulována pomocí Fluent.Section potrubní kapaliny, nastavit jinou rychlost šroubu, analýza homogenizační části potrubí Je získána objemová rychlost průchodu na výstupu z homogenizační části propylenové tekutiny. Byla zkoumána zdánlivá viskozita taveniny PP a plastifikační schopnost šneku.. Fáze vstřikovacího strojeRelevantní parametry jsou: délka homogenizované části šneku je 80 mm, a teplota barelu v homogenizační sekci je nastavenaSet at 220 C, tlak taveniny v homogenizační sekci je 1.5 MPa, a hloubka drážky pro šroub je 2,2 mm, úhel šroubu je 17.66 °, poměr délky a průměru šroubu je 19.6, průměr šroubu 32 mm; Hustota taveniny polypropylenu (PP) byl 770 kg / m3 Bod tání je 170 °C, součinitel tepelné vodivosti taveniny je 0,182W / (m · °C), a poměr taveniny Tepelná kapacita 2900 J / (kg · C), viskozita taveniny 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s（463 K）/250 Pa·s (473 K)。 V praktickém strojírenství, zvažte tekutinu Hustota se mění jen málo v důsledku skutečnosti, že roztavený polymer je ve vstřikovacím lisu při předtvarování střižen. Rychlost smyku je menší než 10-3 m / s, v té době se tavenina nachází v nenewtonské reologické oblasti prvního V této oblasti, roztavený polymer lze považovat za newtonovskou tekutinu, takže tavenina PP je v teoretické a experimentální testovací analýze považována za nestlačitelnou laminární Newtonovu tekutinu.

• Ustavení souřadnicového systému

Původní rotační kanál, kterým materiál prochází, je protažen do kvádrového kanálu,Trojrozměrný prostorový model vytvořený z počátku je znázorněn na obrázku 1 uvědomit si 3.

1.2 Stanovení rovnice řídící tekutiny (Phi) + div (p f) = div (γ gradphi) + S. (1) Kde φ je zobecněná fyzikální proměnná; Zobecněný difúzní koeficient odpovídající phi; S je zobecněný zdrojový termín.

Podle metody Guangyi, rovnice zachování hmotnosti a hybnosti je stanovena na vstupu do homogenizačního úseku roviny x-y (z = 0).

dV

r

Z = – z Pb + π F + d V.

(2) Ve vzorci dt: rho je hustota taveniny, kg / m3; Vz je rychlost proudění ve směru z, m / s, vstupující do spirálové drážky v oblasti homogenizace; F je gravitační zrychlení, m / s2; Pb je protitlak, Pa; Je viskozita taveniny,

Pa·s; T jako čas, s; ▽ je hamiltonián，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Rovnice (2) je rovnice rovnováhy hybnosti (N-S rovnice) viskózní kapaliny, tekutina ve spirálové drážce je považována za izotermický tok; Pole viskozity a hustoty jsou jednotné. Šířka spirálové drážky je mnohem větší než hloubka spirálové drážky, a účinek boční stěny šroubu je ignorován. Tavenina plně proudí podél šnekového kanálu, ignorování průtokového efektu na vstupu a výstupu, ale s ohledem na účinek zpětného protitlaku. N-S rovnice je zjednodušena výše uvedenými podmínkami:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Integrujte y dvakrát a zadejte okrajové podmínky (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Získá se funkce stavu rozdělení rychlosti proudění ve směru taveniny, to je

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2a × Lsintheta. (4)

Kde h je hloubka drážky šneku v homogenizační části, m; Úhel šroubovice šroubu, (°); L je délka homogenizovaného segmentu, m; N je rychlost šroubu, r a d / m i n; D je přímý průměr šroubové tyče, m.

1.3 Výpočet teoretické plastifikační kapacity

Nahrazení rov. (4) do rovnice definice toku, Q = WhVz = π DhVzsyntezátor, dává

22 32

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

Rozteč. (5) 120 12 L kde: W je šířka kapalinové sekce, m; MPT je teoretický vstřikovací lis na plasty šroubového typu

Chemická kapacita, kg / s; Q je objemová rychlost průchodu sekcí homogenizace taveniny, m3 / s. Přes rovnici (5), je vidět, že plastifikační schopnost šneku je ovlivněna řadou parametrů procesu, jako je průměr šneku, úhel drážky šroubu, tlak taveniny a hloubka drážky šroubu. Čím vyšší je rychlost šroubu, tím silnější je plastifikační schopnost; Když se zdánlivá viskozita taveniny zvyšuje, zvyšuje se plastifikační schopnost šneku.

Experimentální výsledky a simulační analýza

2.1 Simulační analýza a výsledky

1) Podmínky pro simulační analýzu.

Čelo vstupního konce: z funkce stavu rozdělení rychlosti ve směru z taveniny (jako (4)), rychlost na vstupu do homogenizační sekce se mění s hodnotou y. Nyní N = 120, 140, 160, 180 rad / min jsou nahrazeny do Vz, a počáteční simulovaná rychlost ve směru spirály na vstupu do homogenizační sekce je určena pomocí definice funkce Fluent s vlastním programovacím jazykem UDF, to je, počáteční rychlost za simulovaných a měřených podmínek; Protože tlak taveniny na vstupu je mnohem nižší než tlak hlavy šroubu, tlak na vstupu do homogenizační sekce je 0; Podle procesních parametrů PP materiálu a zařízení, the

Teplota tání je nastavena na 465 K. Levá a pravá boční stěna: rovina y-z (x = 0), (x se rovná 3.2 × 10-2 m) jako homogenizační segmenty

Dvě strany stěny drážky pro šrouby jsou nastaveny jako protiskluzové stěny, a teplota taveniny je teplota šneku, který je nastaven na 473 K podle materiálových charakteristik PP a skutečného stavu zařízení.

Horní a spodní bočnice: rovina x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) jako spodní a horní strana šnekové drážky homogenizační sekce, spodní strana je považována za protiskluzovou stěnu, teplota taveniny je teplota šneku, a teplota je nastavena na 473 K podle materiálových charakteristik PP a skutečného stavu zařízení; Horní strana šnekové drážky v homogenizační části je styčnou plochou taveniny a válce, rychlost toku taveniny je maximální, a teplota taveniny je rovna teplotě ohřívače válce, který je nastaven na 493 K podle výrobních podmínek PP materiálu.

Výstupní čelo: rovina x-y (z = 0.264 m) jako výstup z homogenizační sekce, je převzata hranice výstupu tlaku, kde je tlak opačný než ve směru z, a tlak je nastaven tak, aby odpovídal experimentálnímu zařízení pro snadnou analýzu a srovnání, a protitlak je nastaven na -1.2 MPa.

• Výsledky simulační analýzy

Pro x = 0.01, křivkový diagram rychlosti, teplota a viskozita na výstupu z homogenizační sekce v závislosti na hloubce spirálové drážky je znázorněna na obrázcích 4 na 6.

Můžeme vidět z obrázku 4 že se zvýšením rychlosti šroubu, zvyšuje se také rychlost homogenizační sekce na výstupu, se zvětšováním hloubky drážky šroubu, rychlost nejprve klesá a pak se zvyšuje, což je způsobeno smykovou silou a viskozitou na horní a spodní ploše drážky šroubu, v souladu s polymerní tekutinou v desce.

Změny mezi. Jak můžeme vidět z obrázku 4, se zvýšením rychlosti šroubu, Zvyšuje se také rychlost na výstupu z homogenizační sekce. S rostoucí hloubkou drážky, rychlost nejprve klesá a pak se zvyšuje. To je způsobeno velkou smykovou silou a viskozitou na horním a spodním povrchu drážky, což je v souladu se změnou polymerní tekutiny mezi deskami. Změna teploty v radiálním směru, jak je znázorněno na OBR. 5. Tavenina PP je ve spodní části v kontaktu se šnekem (y = 0), nad kontaktem se šroubem (y = 0,0022 m) dochází k vedení tepla, teplo ze dna, horní do taveniny, teplota z obou stran směrem dovnitř klesající trend, tvoří konkávní teplotní křivku. Se zvýšením rychlosti šroubu, rychlost se zvyšuje, doba ohřevu v běhounu se zkracuje, a teplota klesá s rostoucím počtem otáček. Jak je znázorněno na OBR. 6, zdánlivá viskozita taveniny nejprve roste a poté klesá s rostoucí výškou spirály, Na rozdíl od teplotní křivky, zdánlivá viskozita je nejnižší na vrcholu nejvyšší teploty taveniny, a zdánlivá viskozita je nejvyšší uprostřed nejnižší teploty taveniny. Se zvýšením rychlosti šroubu, zdánlivá viskozita taveniny je stále vyšší, a zdánlivá stejnoměrnost viskozity klesá. Je vidět, že zdánlivá viskozita taveniny PP je nepřímo úměrná teplotě, který ukazuje přesnost simulace.

Je to vidět z obrázku 6 že viskozita není v simulaci Fluent pevně stanovena, takže vezmeme průměrnou viskozitu na výstupu z homogenizační sekce při x = 0.01 tady, protože se zde mění viskozita prostřednictvím porovnání dat.

Viskozita, která se nejvíce blíží teoretickému výpočtu.

2.2 Měření a analýza plastifikační kapacity

Po předehřátí vstřikovacího stroje, polypropylenová surovina se vloží do nálevky kvůli plasticitě. Parametry rychlosti otáčení šroubu jsou nastaveny na 120,140,160,180 ot./min, teplota homogenizované sekce je nastavena na 220 °C, a tlak taveniny v homogenizační sekci je nastaven na 1.2 MPa. Čas uložení t při každé rychlosti otáčení se zaznamenává stopkami, a poté je nastaven prázdný posuv.

Po injekci, po ochlazení injekce, hmotnost m vstřiku se shromáždí a změří, a skutečná plastifikační schopnost mps se získá jako mps = 1000 m/t. Výsledky srovnání s teoretickou plastifikační schopností mpt za stejných podmínek jsou uvedeny na Obr. 7.

Postava 7 ukazuje, že teoretická plastifikační kapacita a rychlost šneku se blíží funkci

Se zvýšením rychlosti šroubu, plastifikační schopnost šneku je zvýšena, a skutečný šroubový šroub

Plastifikační schopnost tyče je nižší než teoretická plastifikační schopnost, vlastní plastifikační schopnost vstřikovacího stroje při rychlosti 120 ~ 180 rad / min účty pro 82% ~ 86% teoretické plastifikační schopnosti, což ukazuje, že plastifikační schopnost šneku vstřikovacího stroje je nad průměrnou úrovní. 2.3 Analýza chyb

Existují rozdíly mezi skutečnou plastifikační schopností a teoretickou plastifikační schopností šneku, nic víc než tyto body: 1) část materiálu tvoří během plastifikačního procesu roztavený film, což má za následek únik materiálu; 2) V teoretické analýze plastifikační schopnosti nebyl uvažován únik spirálového tlaku, což způsobilo, že některé materiály zůstaly na okraji spirály. 3) Kromě tepla přenášeného topným tělesem sudu, materiál je spíše ze smykového tepla šneku a tření mezi materiály, což má za následek tepelný rozklad části materiálu.

Se zvýšením rychlosti šroubu, skutečná plastifikační schopnost se zpomaluje, existují následující body: 1) Se zvýšením rychlosti šroubu, smykové teplo šroubu se zvyšuje, což má za následek tepelný rozklad části materiálu; 2) Zvýšení teploty snižuje viskozitu materiálu, zvyšuje zpětný tlak, brání postupu materiálu, a způsobí zpomalení skutečné plastifikační energie.

Závěr Se zvětšením hloubky drážky šroubu, rovnoměrnost teploty a zdánlivá viskozita se snížily, a zvýšila se plastifikační schopnost, ale přesnost kvality produktu se snížila. Plastifikační schopnost se zvyšovala se zvyšující se rychlostí šneku, ale stejnoměrnost teploty a zdánlivá viskozita se snižovaly s rostoucí rychlostí šneku. Zvýšení teploty šneku pomáhá podporovat zdánlivou stejnoměrnost viskozity a zlepšuje přesnost kvality produktu; S cílem zajistit kvalitu výrobků a zlepšit efektivitu výroby, hloubka, teplota a rychlost šroubu by měly být optimalizovány.