تحقیق در مورد تأثیر سرعت چرخش پیچ ماشین قالب گیری تزریقی بر قابلیت پلاستیک سازی و ویسکوزیته ظاهری

فوریه 23, 2023

0 معرفی

دستگاه قالب گیری تزریقی تجهیزات اصلی برای قالب گیری پلاستیک است, عمدتا توسط سیستم تزریق, سیستم بستن, سیستم کنترل الکتریکی, سیستم روغن کاری, سیستم انتقال هیدرواستاتیک,سیستم گرمایش و سرمایش, سیستم نظارت بر ایمنی, و غیره. برای بهبود کیفیت محصول کمیت, بهره وری تولید, کاهش مصرف انرژی, مردم تحقیقات عمیقی در مورد آن انجام داده اند. تحقیق در مورد ماشین های قالب گیری تزریقی چند وجهی است., از جمله سیستم کنترل الکتریکی. تبدیل هوشمند. تبدیل سروو سیستم انتقال صرفه جویی در مصرف انرژی سیستم گرمایش و سرمایش اصلاح. تغییر ساختار پیچی توانایی پلاستیک سازی. پیچ هسته قطعات قلب دستگاه قالب گیری تزریقی است, که پارامترهای آن حجم تزریق دستگاه تزریق را تعیین می کند, محققان بیشتر مطالعه کرده اند. هر چه یکنواختی پلاستیک سازی پیچ بهتر نشان دهنده دقت تکرار محصول باشد. دقت اندازه گیری بالاتر است., پارامتر عملکرد یکنواختی پلاستیک سازی ویسکوزیته ظاهری است. در جایی که اصلاح ساختار پیچ به کاهش ویسکوزیته ظاهری مذاب کمک می کند., پیچ.

ظرفیت توسط ساختار پیچ و سرعت پیچ تعیین می شود, فشار, سرعت, درجه حرارت, و غیره این پارامتر اصلی برای اندازه گیری عملکرد پیچ است. Wang Xish ذوب انتقال بدن پیچ تزریقی به صورت نظری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. ظرفیت پلاستیک سازی نشان دهنده کارایی تولید ماشین قالب گیری تزریقی است,برای منافع اقتصادی شرکت ها باید قابلیت پلاستیک سازی پیچ را بهبود بخشید.

قابلیت پلاستیک سازی میله به کیفیت مواد پلاستیکی در واحد زمان پیچ ماشین قالب گیری تزریقی اشاره دارد. کیفیت ذخیره سازی مواد توسط محفظه اندازه گیری تعیین می شود., و خروجی بخش همگن سازی پیچ به اتاق اندازه گیری متصل است, حجم در خروجی بخش همگن کننده پیچ قابل اندازه گیری است. قابلیت پلاستیک سازی پیچ با سرعت عبور تعیین شد. در انتخاب مواد, ویسکوزیته تا حد زیادی تحت تاثیر نرخ برش و درجه حرارت درجه حساسیت کم پلی پروپیلن برای تسهیل تشخیص و مشاهده نتایج تجربی است.. این مقاله میدان جریان مذاب PP در بخش همگن کننده پیچ توسط نرم افزار فلوئنت تحلیل شده است..

با استفاده از روش تحقیق ترکیب آزمایش و تحلیل نظری, چرخش پیچ

اثرات اعماق مختلف پیچ بر دما, ویسکوزیته ظاهری, سرعت و قابلیت پلاستیک‌سازی نرخ عبور حجمی در خروجی بخش همگن‌سازی پیچ برای بهینه‌سازی سرعت پیچ پارامترهای فرآیند تولید دستگاه قالب‌گیری تزریقی تحلیل می‌شود..

1 تحلیل نظری در این مقاله, همگن سازی دستگاه قالب گیری تزریق پلاستیک LYH680 توسط Fluent.Section سیال لوله شبیه سازی شده است., سرعت پیچ های مختلف را تنظیم کنید, تجزیه و تحلیل بخش همگن شدن لوله نرخ انتقال حجمی در خروجی بخش همگن سازی سیال پروپیلن به دست می آید. ویسکوزیته ظاهری مذاب PP و توانایی پلاستیک سازی پیچ مورد بررسی قرار گرفت.. فاز ماشین قالب گیری تزریق پارامترهای مربوطه می باشد: طول بخش همگن پیچ است 80 میلی متر, و دمای بشکه در قسمت هموژنیزاسیون روی آن تنظیم می شود 220 سی, فشار مذاب در بخش همگن است 1.5 MPa, و عمق شیار پیچ 2.2 میلی متر است, زاویه پیچ پیچ است 17.66 درجه, نسبت طول به قطر پیچ است 19.6, قطر پیچ 32 میلی متر; چگالی مذاب پلی پروپیلن (PP) بود 770 کیلوگرم / m3 نقطه ذوب است 170 درجه سانتی گراد, ضریب هدایت حرارتی مذاب 0.182 وات است / (متر · درجه سانتی گراد), و نسبت مذاب ظرفیت حرارتی 2900 جی / (کیلوگرم · سی), ویسکوزیته مذاب از 421 پا · س (453 ک / 320)پا·s (463 K) / 250 Pa·s (473 K)。 در مهندسی عملی, سیال را در نظر بگیرید چگالی کمی تغییر می کند به دلیل این واقعیت است که پلیمر مذاب در ماشین قالب گیری تزریقی در هنگام قالب گیری اولیه برش داده می شود. نرخ برش کمتر از 10-3 متر / س, در آن زمان مذاب در منطقه رئولوژیکی غیر نیوتنی اولین در این منطقه قرار دارد, پلیمر مذاب را می توان به عنوان یک سیال نیوتنی در نظر گرفت, بنابراین مذاب PP به عنوان یک سیال نیوتنی آرام تراکم ناپذیر در آنالیز آزمون تئوری و تجربی در نظر گرفته می شود..

ایجاد سیستم مختصات

کانال چرخشی اصلی که ماده از آن عبور می کند به یک کانال مکعبی کشیده می شود,مدل فضای سه بعدی ساخته شده از مبدا در شکل نشان داده شده است 1 به شکل 3.

1.2 ایجاد معادله حاکم بر سیالات (فی) + بخش (p f) = تقسیم (γ gradphi) + اس. (1) جایی که φ یک متغیر فیزیکی تعمیم یافته است; ضریب انتشار تعمیم یافته مربوط به ph; S یک اصطلاح منبع تعمیم یافته است.

طبق روش Guangyi, معادله بقای جرم و تکانه در ورودی بخش همگن سازی صفحه x-y برقرار است. (z = 0).

Z = – از سرب + π F + d V.

(2) در فرمول dt: rho چگالی مذاب است, کیلوگرم / m3; Vz سرعت جریان در جهت z است, متر / س, ورود به شیار مارپیچی در ناحیه همگن سازی; F شتاب گرانش است, متر / s2; سرب فشار برگشتی است, پا; ویسکوزیته مذاب است,

پا·س; T برای زمان, س; ▽ همیلتونی است，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

معادله (2) معادله مومنتوم تعادل است (معادله N-S) سیال چسبناک, سیال در شیار مارپیچی به عنوان جریان همدما در نظر گرفته می شود; زمینه های ویسکوزیته و چگالی یکنواخت هستند. عرض شیار مارپیچ بسیار بزرگتر از عمق شیار مارپیچ است., و اثر دیواره جانبی پیچ نادیده گرفته می شود. مذاب به طور کامل در امتداد کانال پیچ جریان دارد, نادیده گرفتن اثر جریان ورودی و خروجی, اما با توجه به اثر فشار برگشت معکوس. معادله N-S با شرایط فوق ساده شده است:

dy=1·ب。 (3) dy2eta dx

y را دو بار ادغام کنید و شرایط مرزی را ارائه دهید (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos تتا / 60). تابع حالت توزیع سرعت جریان در جهت مذاب به دست می آید, به این معنا که

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2و × Lsintheta. (4)

جایی که h عمق شیار پیچ در قسمت همگن سازی است, متر; زاویه مارپیچ پیچ, (درجه); L طول قطعه همگن شده است, متر; N سرعت پیچ است, r a d / m i n; D قطر مستقیم میله پیچ است, متر.

1.3 محاسبه ظرفیت پلاستیک سازی نظری

جایگزینی معادله. (4) به معادله تعریف جریان, Q = WhVz = π DhVzsynthesizer, می دهد

22 32

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

گام صدا. (5) 120 12 L کجا: W عرض بخش سیال است, متر; MPT پلاستیک نظری ماشین قالب گیری تزریق پلاستیک نوع پیچ است

ظرفیت شیمیایی, کیلوگرم / س; Q نرخ عبور حجمی بخش همگن سازی مذاب است, m3 / س. از طریق معادله (5), می توان مشاهده کرد که توانایی پلاستیک سازی پیچ تحت تأثیر پارامترهای مختلف فرآیند مانند قطر پیچ قرار می گیرد., زاویه شیار پیچ, فشار مذاب و عمق شیار پیچ. هر چه سرعت پیچ بیشتر باشد, هر چه توانایی پلاستیک سازی قوی تر باشد; هنگامی که ویسکوزیته ظاهری مذاب افزایش می یابد, قابلیت پلاستیک سازی پیچ افزایش می یابد.

نتایج تجربی و تجزیه و تحلیل شبیه سازی

2.1 تجزیه و تحلیل شبیه سازی و نتایج

1) شرایط برای تجزیه و تحلیل شبیه سازی.

نمای انتهایی ورودی: از تابع حالت توزیع سرعت در جهت z مذاب (مانند (4)), سرعت در ورودی بخش همگن با مقدار y تغییر می کند. اکنون N = 120, 140, 160, 180 راد / min به ترتیب با Vz جایگزین می شود, و سرعت شبیه سازی اولیه در امتداد جهت مارپیچ در ورودی بخش همگن سازی از طریق تعریف تابع فلوئنت با زبان برنامه نویسی خاص خود UDF تعیین می شود., به این معنا که, سرعت اولیه در شرایط شبیه سازی شده و اندازه گیری شده; زیرا فشار مذاب در ورودی بسیار کمتر از فشار سر پیچ است, فشار در ورودی بخش همگن سازی است 0; با توجه به پارامترهای فرآیند مواد و تجهیزات PP, را

دمای مذاب روی تنظیم شده است 465 ک. دیوارهای سمت چپ و راست: هواپیمای y-z (x = 0), (x برابر است 3.2 × 10-2 متر) به عنوان بخش های همگن سازی

دو طرف دیوار شیار پیچ به صورت دیوارهای غیر لغزنده تنظیم شده است, و دمای مذاب دمای پیچ است, که تنظیم شده است 473 K با توجه به مشخصات مواد PP و وضعیت واقعی تجهیزات.

دیواره های جانبی بالا و پایین: هواپیما x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 متر) به عنوان دو طرف پایین و بالای شیار پیچ بخش همگن سازی, سمت پایین به عنوان یک دیوار غیر لغزنده در نظر گرفته می شود, دمای مذاب دمای پیچ است, و دما روی آن تنظیم می شود 473 K با توجه به مشخصات مواد PP و وضعیت واقعی تجهیزات; سمت بالایی شیار پیچ در قسمت همگن سازی سطح تماس مذاب و بشکه است., سرعت جریان مذاب حداکثر است, و دمای مذاب برابر با دمای بخاری بشکه است, که تنظیم شده است 493 K با توجه به شرایط تولید مواد PP.

صورت انتهایی خروجی: هواپیما x-y (z = 0.264 متر) به عنوان خروجی بخش همگن سازی, مرز خروجی فشار پذیرفته شده است, جایی که فشار مخالف جهت z است, و فشار برای مطابقت با تجهیزات آزمایشی برای تجزیه و تحلیل و مقایسه آسان تنظیم شده است, و فشار برگشتی روی تنظیم می شود -1.2 MPa.

نتایج تحلیل شبیه سازی

برای x = 0.01, نمودار منحنی سرعت, دما و ویسکوزیته در خروجی بخش همگن سازی به عنوان تابعی از عمق شیار مارپیچی در شکل ها نشان داده شده است. 4 به 6.

از شکل می توانیم ببینیم 4 که با افزایش سرعت پیچ, سرعت بخش همگن سازی در خروجی نیز افزایش می یابد, با افزایش عمق شیار پیچ, سرعت ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد, که به دلیل نیروی برشی و ویسکوزیته روی سطوح بالایی و پایینی شیار پیچ است., در راستای سیال پلیمری موجود در صفحه.

تغییرات بین. همانطور که از شکل می بینیم 4, با افزایش سرعت پیچ, سرعت در خروجی بخش همگن نیز افزایش می یابد. با افزایش عمق شیار, سرعت ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد. این به دلیل نیروی برشی زیاد و ویسکوزیته روی سطوح بالایی و پایینی شیار است., که با تغییر سیال پلیمری بین صفحات مطابقت دارد. تغییر دما در جهت شعاعی همانطور که در شکل نشان داده شده است. 5. مذاب PP در تماس با پیچ در پایین است (y = 0), تماس بالا با پیچ (y = 0.0022 متر) انتقال حرارت رخ می دهد, گرما از پایین, قسمت بالایی به مذاب, دما از دو طرف به سمت داخل روند نزولی دارد, تشکیل یک منحنی دما مقعر. با افزایش سرعت پیچ, سرعت افزایش می یابد, زمان گرم شدن در رانر کاهش می یابد, و دما با افزایش تعداد دور کاهش می یابد. همانطور که در شکل نشان داده شده است. 6, ویسکوزیته ظاهری مذاب ابتدا افزایش می یابد و سپس با افزایش ارتفاع مارپیچ کاهش می یابد., بر خلاف منحنی دما, ویسکوزیته ظاهری در بالای بالاترین دمای مذاب کمترین مقدار است, و ویسکوزیته ظاهری در وسط پایین ترین دمای مذاب بیشترین مقدار را دارد. با افزایش سرعت پیچ, ویسکوزیته ظاهری مذاب بیشتر و بیشتر می شود, و یکنواختی ویسکوزیته ظاهری کاهش می یابد. مشاهده می شود که ویسکوزیته ظاهری مذاب PP با دما نسبت معکوس دارد, که دقت شبیه سازی را نشان می دهد.

از شکل قابل مشاهده است 6 که ویسکوزیته در شبیه سازی فلوئنت ثابت نیست, بنابراین ویسکوزیته متوسط در خروجی بخش همگن سازی را در x = می گیریم 0.01 اینجا, زیرا ویسکوزیته در اینجا از طریق مقایسه داده ها تغییر می کند.

ویسکوزیته ای که به محاسبات نظری نزدیک است.

2.2 اندازه گیری و تجزیه و تحلیل ظرفیت پلاستیک سازی

پس از پیش گرم کردن دستگاه قالب گیری تزریق, مواد خام پلی پروپیلن برای انعطاف پذیری در قیف قرار می گیرد. پارامترهای سرعت چرخش پیچ روی آن تنظیم شده است 120,140,160,180 دور در دقیقه, دمای بخش همگن شده روی آن تنظیم شده است 220 درجه سانتی گراد, و فشار مذاب در بخش هموژنیزاسیون بر روی تنظیم می شود 1.2 MPa. زمان ذخیره t در هر سرعت چرخش با کرونومتر ثبت می شود, و سپس خوراک خالی تنظیم می شود.

بعد از تزریق, پس از خنک شدن تزریق, جرم m تزریق جمع آوری و اندازه گیری می شود, و توانایی نرم‌کننده واقعی mps با mps = 1000m/t بدست می‌آید. نتایج مقایسه با توانایی تئوری پلاستیک سازی mpt تحت شرایط یکسان در شکل 1 نشان داده شده است. 7.

شکل 7 نشان می دهد که ظرفیت تئوری پلاستیک سازی و سرعت پیچ پیچ تقریباً یک تابع است

با افزایش سرعت پیچ, قابلیت پلاستیک سازی پیچ افزایش یافته است, و پیچ واقعی

توانایی پلاستیک سازی میله کمتر از توانایی پلاستیک سازی نظری است, توانایی پلاستیک سازی واقعی دستگاه قالب گیری تزریقی با سرعت 120 ~ 180 راد / دقیقه حساب برای 82% ~ 86% توانایی تئوری پلاستیزه کردن, نشان می دهد که توانایی پلاستیک سازی پیچ ماشین قالب گیری تزریقی بالاتر از سطح متوسط است. 2.3 تجزیه و تحلیل خطا

تفاوت‌هایی بین توانایی پلاستیک‌سازی واقعی و توانایی پلاستی‌سازی نظری پیچ وجود دارد, چیزی جز این نکات نیست: 1) بخشی از مواد در طی فرآیند پلاستیک سازی یک فیلم مذاب تشکیل می دهد, منجر به نشت مواد می شود; 2) نشت فشار مارپیچی در تحلیل توانایی پلاستی‌سازی نظری در نظر گرفته نشد, که باعث می شد برخی مواد روی لبه مارپیچ باقی بمانند. 3) علاوه بر حرارتی که توسط بخاری بشکه ای منتقل می شود, مواد بیشتر از گرمای برشی پیچ و اصطکاک بین مواد است, که منجر به تجزیه حرارتی بخشی از مواد می شود.

با افزایش سرعت پیچ, توانایی پلاستیک سازی واقعی در حال کاهش است, نکات زیر وجود دارد: 1) با افزایش سرعت پیچ, گرمای برشی پیچ در حال افزایش است, که منجر به تجزیه حرارتی بخشی از مواد می شود; 2) افزایش دما باعث کاهش ویسکوزیته مواد می شود, فشار معکوس را افزایش می دهد, مانع از پیشرفت مواد می شود, و باعث می شود که انرژی پلاستیک سازی واقعی کند شود.

نتیجه گیری با افزایش عمق شیار پیچ, یکنواختی دما و ویسکوزیته ظاهری کاهش یافت, و قابلیت پلاستیک سازی افزایش یافت, اما دقت کیفیت محصول کاهش یافت. توانایی پلاستیک سازی با افزایش سرعت پیچ افزایش یافت, اما یکنواختی دما و ویسکوزیته ظاهری با افزایش سرعت پیچ کاهش یافت. افزایش دمای پیچ به ارتقای یکنواختی ویسکوزیته ظاهری و بهبود دقت کیفیت محصول کمک می کند.; به منظور اطمینان از کیفیت محصول و بهبود راندمان تولید, عمق, دما و سرعت پیچ باید بهینه شود.