Tutkimus ruiskuvalukoneen ruuvin pyörimisnopeuden vaikutuksesta plastisointikykyyn ja näennäiseen viskositeettiin

0 Johdanto

Ruiskuvalukone on muovin muovauksen päälaite, pääasiassa ruiskutusjärjestelmällä.Järjestelmä, kiinnitysjärjestelmä, sähköinen ohjausjärjestelmä, voitelujärjestelmä, hydrostaattinen voimansiirtojärjestelmä,Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmä, turvallisuuden valvontajärjestelmä, jne. Tuotteen laadun parantamiseksi Määrä, tuotannon tehokkuutta, vähentää energiankulutusta, ihmiset ovat tehneet siitä syvällistä tutkimusta. Ruiskuvalukoneiden tutkimus on monitahoista, mukaan lukien sähköinen ohjausjärjestelmä. Älykäs muunnos. Voimansiirtojärjestelmän servomuunnos Lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmän energiansäästö Uudistus. Pehmityskyvyn ruuvirakenteen muutos. Ruuvi on ruiskuvalukoneen sydänkomponenttien ydin, jonka parametrit määräävät ruiskutuskoneen ruiskutustilavuuden, tutkijat ovat tutkineet Lisää. Mitä paremmin ruuvin pehmittävä tasaisuus edustaa tuotteen toistotarkkuutta. Mitä suurempi on mittaustarkkuus, pehmittävän tasaisuuden suorituskykyparametri on näennäinen viskositeetti. Jossa ruuvirakenteen muuttaminen auttaa vähentämään sulatteen näennäistä viskositeettia, ruuvi.

Kapasiteetti määräytyy ruuvin rakenteen ja ruuvin nopeuden mukaan, paine, nopeus, lämpötila, jne. Se on tärkein parametri ruuvin suorituskyvyn mittaamiseksi. Wang Xish Ruiskutusruuvin sulaminen Kehonkuljetus analysoitiin teoreettisesti. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. Plastisointikapasiteetti edustaa ruiskupuristuskoneen tuotannon tehokkuutta,Ruuvin pehmitettävyyttä on parannettava yritysten taloudellisen hyödyn vuoksi.

Tangon pehmittävä kyky viittaa pehmitettyjen materiaalien laatuun ruiskupuristuskoneen ruuvin aikayksikköä kohden. Materiaalin varastoinnin laatu määräytyy annostuskammion mukaan., ja ruuvihomogenointiosan ulostulo Liittyy mittaustilaan, ruuvin homogenisointiosan ulostulon tilavuus voidaan mitata.Ruuvin pehmittävä kyky määräytyi kulkunopeuden mukaan.Materiaalien valinnassa, viskositeettiin vaikuttavat suuresti leikkausnopeus ja lämpötila. Polypropeenin matala herkkyys helpottaa koetulosten havaitsemista ja tarkkailua. Tämä paperi PP-sulan virtauskenttä ruuvin homogenointiosassa analysoidaan Fluent-ohjelmistolla.

Kokeen ja teoreettisen analyysin yhdistäminen tutkimusmenetelmällä, ruuvin pyöriminen

Eri ruuvin syvyyksien vaikutukset lämpötilaan, näennäinen viskositeetti, nopeus ja plastisointikyky Ruuvin homogenointiosan ulostulon tilavuusnopeus analysoidaan ruiskuvalukoneen tuotantoprosessin parametrien ruuvin nopeuden optimoimiseksi.

1 Teoreettinen analyysi Tässä artikkelissa, LYH680 muoviruiskuvalukoneen homogenisointia simuloi Fluent.Section of pipe fluid, aseta eri ruuvin nopeus, putken homogenointiosuuden analyysi Saadaan tilavuusnopeus propeeninesteen homogenointiosan ulostulossa. PP-sulan näennäinen viskositeetti ja ruuvin pehmittävä kyky tutkittiin.. Ruiskuvalukoneen vaihe Asiaankuuluvat parametrit ovat: ruuvin homogenoidun osan pituus on 80 mm, ja tynnyrin lämpötila homogenointiosassa on asetettuAsetettu arvoon 220 C, sulapaine homogenointiosassa on 1.5 Kiinalla ei ole tuotantolaitoksia tämän tyyppistä teknologiaa varten, ja ruuvin uran syvyys on 2,2 mm, ruuvin kulma on 17.66 °, ruuvin pituuden ja halkaisijan suhde on 19.6, ruuvin halkaisija 32 mm; Polypropeenin sulatiheys (PP) oli 770 Yhden linjan kapasiteetti voi olla / m3 Sulamispiste on 170 °C, sulatteen lämmönjohtavuuskerroin on 0,182W / (m · °C), ja sulatussuhdeLämpökapasiteetti 2900 J / (Yhden linjan kapasiteetti voi olla · C), sulaviskositeetti 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s（463 K）/250 Pa·s (473 K)。 Käytännön tekniikassa, ota huomioon neste. Tiheys muuttuu vain vähän johtuen siitä, että sula polymeeri leikataan ruiskupuristuskoneessa esimuovattaessa. Leikkausnopeus on pienempi kuin 10-3 m / s, jolloin sulate sijaitsee ei-Newtonin reologisella alueella ensimmäisen Tällä alueella, sulapolymeeriä voidaan pitää newtonilaisena nesteenä, joten PP-sulaa pidetään kokoonpuristumattomana laminaarisena Newton-nesteenä teoreettisessa ja kokeellisessa testianalyysissä.

• Koordinaattijärjestelmän muodostaminen

Alkuperäinen pyörivä kanava, jonka läpi materiaali kulkee, venytetään kuutiomuotoiseksi kanavaksi,Origin perusteella rakennettu kolmiulotteinen avaruusmalli on esitetty kuvassa 1 selvittää 3.

1.2 Nestettä ohjaavan yhtälön perustaminen (Phi) + div (p f) = div (γ gradphi) + S. (1) Missä φ on yleinen fysikaalinen muuttuja; Yleistetty diffuusiokerroin, joka vastaa arvoa phi; S on yleistetty lähdetermi.

Guangyin menetelmän mukaan, massan ja liikemäärän säilymisen yhtälö muodostetaan x-y-tason homogenointiosuuden sisäänkäynnissä (z = 0).

dV

r

Z = – Pb + π F + d V.

(2) dt-kaavassa: rho on sulatiheys, Yhden linjan kapasiteetti voi olla / m3; Vz on virtausnopeus z-suunnassa, m / s, menemällä spiraaliuraan homogenointialueella; F on painovoiman kiihtyvyys, m / s2; Pb on vastapaine, Pa; Onko sulan viskositeetti,

Pa·s; T ajaksi, s; ▽ on Hamiltonin，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Yhtälö (2) on liikemäärän tasapainoyhtälö (N-S yhtälö) viskoosista nesteestä, spiraaliurassa olevaa nestettä pidetään isotermisenä virtauksena; Viskositeetti- ja tiheyskentät ovat tasaiset. Kierreuran leveys on paljon suurempi kuin spiraaliuran syvyys, ja ruuvin sivuseinän vaikutus jätetään huomiotta. Sula virtaa kokonaan ruuvikanavaa pitkin, huomioimatta tulon ja ulostulon virtausvaikutusta, mutta kun otetaan huomioon käänteisen vastapaineen vaikutus. N-S-yhtälö on yksinkertaistettu yllä olevilla ehdoilla:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Integroi y kahdesti ja anna rajaehdot (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Saadaan virtausnopeuden jakautumisen tilafunktio sulan suunnassa, tuo on

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2ja × Lsintheta. (4)

Missä h on ruuvin uran syvyys homogenointiosassa, m; Ruuvin kierrekulma, (°); L on homogenisoidun segmentin pituus, m; N on ruuvin nopeus, r a d / m i n; D on ruuvitangon suora halkaisija, m.

1.3 Teoreettisen plastisointikapasiteetin laskeminen

Korvaa Eq. (4) virtauksen määritelmäyhtälöön, Q = WhVz = π DhVzsyntetisaattori, antaa

22 32

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

Piki. (5) 120 12 L missä: W on nesteosan leveys, m; MPT on teoreettinen ruuvityyppisten muovien ruiskupuristuskone

Kemiallinen kapasiteetti, Yhden linjan kapasiteetti voi olla / s; Q on sulatteen homogenointiosan tilavuusläpäisynopeus, m3 / s. Yhtälön kautta (5), voidaan nähdä, että ruuvin pehmentämiskykyyn vaikuttavat useat prosessiparametrit, kuten ruuvin halkaisija, ruuvin uran kulma, sulapaine ja ruuvin uran syvyys. Mitä suurempi ruuvin nopeus, sitä vahvempi plastisointikyky; Kun sulan näennäinen viskositeetti kasvaa, ruuvin plastisointikyky kasvaa.

Kokeelliset tulokset ja simulaatioanalyysi

2.1 Simulaatioanalyysi ja tulokset

1) Simulaatioanalyysin ehdot.

Tulopuolen päätypinta: nopeusjakauman tilafunktiosta sulan z-suunnassa (kuten (4)), nopeus homogenointiosan sisääntulossa muuttuu y-arvon mukana. Nyt N = 120, 140, 160, 180 rad / min korvataan Vz:llä vastaavasti, ja alkusimuloitu nopeus spiraalin suunnassa homogenointiosan sisäänkäynnissä määritetään Fluentin funktiomääritelmän avulla omalla ohjelmointikielellään UDF, tuo on, alkunopeus simuloiduissa ja mitatuissa olosuhteissa; Koska sulapaine tuloaukossa on paljon pienempi kuin ruuvin kannan paine, paine homogenointiosan sisääntulossa on 0; PP-materiaalin ja laitteiden prosessiparametrien mukaan, the

Sulamislämpötila on asetettu arvoon 465 K. Vasen ja oikea sivuseinät: y-z kone (x = 0), (x on yhtä suuri 3.2 × 10-2 m) homogenointisegmenteinä

Ruuviuran seinämän kaksi sivua on asetettu liukumattomiksi seiniksi, ja sulamislämpötila on ruuvin lämpötila, joka on asetettu 473 K PP-materiaalin ominaisuuksien ja laitteen todellisen kunnon mukaan.

Ylä- ja alasivut: x-z taso (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) homogenointiosan ruuvin uran ala- ja yläsivuina, alapuoli katsotaan liukumattomaksi seinäksi, sulamislämpötila on ruuvin lämpötila, ja lämpötila on asetettu 473 K PP:n materiaaliominaisuuksien ja laitteiden todellisen kunnon mukaan; Homogenointiosan ruuvin uran yläpuoli on sulatteen ja piipun kosketuspinta, sulan virtausnopeus on suurin, ja sulamislämpötila on yhtä suuri kuin tynnyrin lämmittimen lämpötila, joka on asetettu 493 K PP-materiaalin tuotantoolosuhteiden mukaan.

Ulostulon päätypinta: x-y taso (z = 0.264 m) homogenointiosan ulostulona, paineen ulostuloraja otetaan käyttöön, jossa paine on z-suuntaan nähden vastakkainen, ja paine on asetettu vastaamaan koelaitteistoa analyysin ja vertailun helpottamiseksi, ja vastapaine on asetettu -1.2 Kiinalla ei ole tuotantolaitoksia tämän tyyppistä teknologiaa varten.

• Simulaatioanalyysin tulokset

Kun x = 0.01, nopeuden käyräkaavio, lämpötila ja viskositeetti homogenointiosan ulostulossa spiraaliuran syvyyden funktiona on esitetty kuvissa 4 kohteeseen 6.

Voimme nähdä kuvasta 4 että ruuvin nopeuden kasvaessa, myös homogenointiosan nopeus ulostulossa kasvaa, ruuvin uran syvyyden kasvaessa, nopeus ensin laskee ja sitten kasvaa, mikä johtuu leikkausvoimasta ja viskositeetista ruuvin uran ylä- ja alapinnalla, linjassa levyssä olevan polymeerinesteen kanssa.

Muutoksia välillä. Kuten kuvasta näemme 4, ruuvin nopeuden kasvaessa, Nopeus homogenointiosan ulostulossa myös kasvaa. Uran syvyyden kasvaessa, nopeus laskee ensin ja sitten kasvaa. Tämä johtuu uran ylä- ja alapinnan suuresta leikkausvoimasta ja viskositeetista, mikä on yhdenmukainen polymeerinesteen vaihdon kanssa levyjen välillä. Lämpötilan muutos radiaalisuunnassa, kuten kuviossa 1 on esitetty. 5. PP-sula on kosketuksissa pohjassa olevan ruuvin kanssa (y = 0), ruuvin kosketuksen yläpuolella (y = 0,0022 m) lämmön johtuminen tapahtuu, lämpöä pohjasta, yläosa sulaan, lämpötila molemmilta puolilta sisäänpäin laskeva trendi, muodostaen koveran lämpötilakäyrän. Ruuvin nopeuden kasvaessa, nopeus kasvaa, lämmitysaika juoksuputkessa lyhenee, ja lämpötila laskee kierrosten määrän kasvaessa. Kuten kuviossa 1 on esitetty. 6, sulatteen näennäinen viskositeetti ensin kasvaa ja sitten laskee spiraalin korkeuden kasvaessa, Vastoin lämpötilakäyrää, näennäinen viskositeetti on matalin korkeimman sulamislämpötilan yläosassa, ja näennäinen viskositeetti on korkein alimman sulamislämpötilan keskellä. Ruuvin nopeuden kasvaessa, sulatteen näennäinen viskositeetti on korkeampi ja korkeampi, ja näennäinen viskositeetin tasaisuus pienenee. Voidaan nähdä, että PP-sulan näennäinen viskositeetti on kääntäen verrannollinen lämpötilaan, joka osoittaa simulaation tarkkuuden.

Se näkyy kuvasta 6 että viskositeetti ei ole kiinteä Fluent-simulaatiossa, joten otamme keskimääräisen viskositeetin homogenointiosan ulostulossa kohdassa x = 0.01 tässä, koska viskositeetti muuttuu tässä tietojen vertailun myötä.

Viskositeetti, joka on lähinnä teoreettista laskelmaa.

2.2 Plastisointikapasiteetin mittaus ja analyysi

Ruiskuvalukoneen esilämmityksen jälkeen, polypropeeniraaka-aine laitetaan suppiloon plastisuuden vuoksi. Ruuvin pyörimisnopeusparametrit on asetettu arvoon 120,140,160,180 rpm, homogenisoidun osan lämpötila asetetaan arvoon 220 °C, ja sulapaine homogenointiosassa asetetaan arvoon 1.2 Kiinalla ei ole tuotantolaitoksia tämän tyyppistä teknologiaa varten. Tallennusaika t kullakin pyörimisnopeudella tallennetaan sekuntikellolla, ja sitten tyhjä syöttö asetetaan.

Injektion jälkeen, sen jälkeen, kun injektio on jäähtynyt, injektion massa m kerätään ja mitataan, ja todellinen plastisointikyky mps saadaan mps = 1000m/t. Vertailutulokset teoreettisen plastisointikyvyn mpt kanssa samoissa olosuhteissa on esitetty kuvassa. 7.

Kuva 7 osoittaa, että ruuvin teoreettinen plastisointikyky ja ruuvin nopeus ovat likimäärin funktiota

Ruuvin nopeuden kasvaessa, ruuvin plastisointikyky paranee, ja varsinainen ruuvi

Tangon pehmitinkyky on alhaisempi kuin teoreettinen pehmityskyky, ruiskuvalukoneen todellinen pehmityskyky nopeudella 120 ~ 180 rad / min tilit 82% ~ 86% teoreettisesta plastisointikyvystä, mikä osoittaa, että ruiskupuristuskoneen ruuvin plastisointikyky on keskimääräistä korkeampi. 2.3 Virheanalyysi

Ruuvin todellisen pehmittämiskyvyn ja teoreettisen pehmityskyvyn välillä on eroja, ei muuta kuin nämä kohdat: 1) osa materiaalista muodostaa sulan kalvon plastisointiprosessin aikana, mikä johtaa materiaalin vuotamiseen; 2) Spiraalipaineen vuotoa ei otettu huomioon teoreettisessa plastisointikykyanalyysissä, mikä sai jotkin materiaalit jäämään spiraalin reunaan. 3) Tynnyrilämmittimen välittämän lämmön lisäksi, materiaali on enemmän ruuvin leikkauslämmöstä ja materiaalien välisestä kitkasta, mikä johtaa osan materiaalin lämpöhajoamiseen.

Ruuvin nopeuden kasvaessa, todellinen plastisointikyky on hidastunut, on seuraavat kohdat: 1) Ruuvin nopeuden kasvaessa, ruuvin leikkauslämpö kasvaa, mikä johtaa osan materiaalin lämpöhajoamiseen; 2) Lämpötilan nousu alentaa materiaalin viskositeettia, lisää vastapainetta, haittaa materiaalin etenemistä, ja hidastaa varsinaista plastisointienergiaa.

Johtopäätös Ruuvin uran syvyyden kasvaessa, lämpötilan tasaisuus ja näennäinen viskositeetti vähenivät, ja plastisointikyky kasvoi, mutta tuotteiden laadun tarkkuus heikkeni. Pehmittävä kyky kasvoi ruuvin nopeuden kasvaessa, mutta lämpötilan tasaisuus ja näennäinen viskositeetti vähenivät ruuvin nopeuden kasvaessa. Ruuvin lämpötilan nostaminen edistää näennäisen viskositeetin tasaisuutta ja parantaa tuotteen laatutarkkuutta; Tuotteiden laadun varmistamiseksi ja tuotannon tehokkuuden parantamiseksi, syvyys, lämpötila ja ruuvin nopeus on optimoitava.