Investigación sobre o efecto da velocidade de rotación do parafuso da máquina de moldeo por inxección sobre a capacidade de plastificación e a viscosidade aparente

0 Introdución

A máquina de moldaxe por inxección é o principal equipo para a moldaxe de plástico, principalmente polo sistema de inxección.Sistema, sistema de sujeción, sistema de control eléctrico, sistema de lubricación, sistema de transmisión hidrostática,Sistema de calefacción e refrixeración, sistema de vixilancia da seguridade, etc.. Para mellorar a calidade do produto Cantidade, eficiencia da produción, reducindo o consumo de enerxía, a xente realizou unha investigación en profundidade sobre el. A investigación sobre máquinas de moldeo por inxección é multifacética, incluíndo o sistema de control eléctrico. Transformación intelixente. Transformación servo do sistema de transmisión. Aforro de enerxía do sistema de calefacción e refrixeración. Reforma. A transformación da estrutura do parafuso da capacidade de plastificación.. O parafuso é o núcleo da máquina de moldaxe por inxección, cuxos parámetros determinan o volume de inxección da máquina de inxección, os investigadores estudaronMáis. Canto mellor sexa a uniformidade plastificante do parafuso representa a precisión de repetición do produto. Canto maior sexa a precisión da medición, o parámetro de rendemento da uniformidade de plastificación é a viscosidade aparente. Onde a modificación da estrutura do parafuso axuda a reducir a viscosidade aparente do fundido., o parafuso.

A capacidade está determinada pola estrutura do parafuso e a velocidade do parafuso, presión, velocidade, temperatura, etc.É o parámetro principal para medir o rendemento do parafuso. Wang Xish A fusión do parafuso de inxección O transporte do corpo analizouse teoricamente. Li Zhenget Os efectos da temperatura e da contrapresión no caracolInfluencia da capacidade de plastificación da vara. A capacidade de plastificación representa a eficiencia da produción de máquinas de moldaxe por inxección,É necesario mellorar a capacidade de plastificación do parafuso para os beneficios económicos das empresas.

A capacidade de plastificación da varilla refírese á calidade dos materiais plastificados por unidade de tempo do parafuso da máquina de moldaxe por inxección. A calidade do almacenamento do material está determinada pola cámara de medición., e a saída da sección de homoxeneización do parafuso Conectada coa sala de medición, pódese medir o volume na saída da sección de homoxeneización do parafuso.A capacidade de plastificación do parafuso determinouse pola taxa de aprobación.Na selección de materiais, a viscosidade vese moi afectada pola velocidade de cizallamento e a temperatura. O grao de baixa sensibilidade do polipropileno para facilitar a detección e observación dos resultados experimentais.. Este artigo O campo de fluxo de PP fundido na sección homoxeneizadora do parafuso é analizado polo software Fluent.

Utilizar o método de investigación de combinar experimento e análise teórica, a rotación do parafuso

Efectos de diferentes profundidades de parafuso na temperatura, viscosidade aparente, Velocidade e capacidade de plastificación Analízase a taxa de paso volumétrica na saída da sección de homoxeneización do parafuso para optimizar a velocidade do parafuso dos parámetros do proceso de produción da máquina de moldeo por inxección..

1 Análise teórica Neste artigo, a homoxeneización da máquina de moldaxe por inxección de plástico LYH680 é simulada por Fluent.Section of pipe fluído, establecer diferentes velocidades do parafuso, análise da sección de homoxeneización da tubería Obtése a velocidade de tránsito volumétrico na saída da sección de homoxeneización do fluído de propileno. Investigáronse a viscosidade aparente da masa fundida de PP e a capacidade de plastificación do parafuso.. Fase da máquina de moldeo por inxecciónOs parámetros relevantes son: a lonxitude da sección homoxeneizada do parafuso é 80 mm, e establécese a temperatura do barril na sección de homoxeneización 220 C, a presión de fusión na sección de homoxeneización é 1.5 MPa, e a profundidade da ranura do parafuso é de 2,2 mm, o ángulo do parafuso é 17.66 °, relación lonxitude-diámetro do parafuso é 19.6, diámetro do parafuso 32 mm; A densidade de fusión do polipropileno (PP) foi 770 kg / m3O punto de fusión é 170 °C, o coeficiente de condutividade térmica do fundido é de 0,182 W / (m · °C), e a relación de fusión Capacidade calorífica de 2900 J / (kg · C), viscosidade de fusión 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 En enxeñaría práctica, Considere o fluído. A densidade cambia pouco debido ao feito de que o polímero fundido é cortado na máquina de moldeo por inxección cando está premoldeado. A taxa de cizallamento é menor que 10-3 m / s, momento no que o fundido sitúase na rexión reolóxica non newtoniana da primeira Nesta rexión, o polímero fundido pódese considerar un fluído newtoniano, polo que a fusión do PP considérase como un fluído laminar de Newton incompresible na análise de probas teóricas e experimentais..

• Establecemento do sistema de coordenadas

A canle xiratoria orixinal pola que pasa o material esténdese nunha canle cuboide,O modelo espacial tridimensional construído a partir da orixe móstrase na figura 1 á figura 3.

1.2 O establecemento da ecuación de goberno de fluídos (Phi) + div (p f) = div (γ graos) + S. (1) Onde φ é unha variable física xeneralizada; O coeficiente de difusión xeralizado correspondente a phi; S é un termo fonte xeneralizado.

Segundo o método Guangyi, a ecuación de conservación da masa e do momento establécese na entrada da sección de homoxeneización do plano x-y (z = 0).

dV

r

Z = – do Pb + π F + d V.

(2) Na fórmula dt: rho é a densidade de fusión, kg / m3; Vz é a velocidade do fluxo na dirección z, m / s, entrando no suco espiral na rexión de homoxeneización; F é a aceleración da gravidade, m / s2; Pb é contrapresión, Pa; É a viscosidade do fundido,

Pa·s; T para o tempo, s; ▽ é o hamiltoniano，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Ecuación (2) é a ecuación de equilibrio do momento (Ecuación N-S) de fluído viscoso, o fluído no suco espiral considérase fluxo isotérmico; Os campos de viscosidade e densidade son uniformes. O ancho do suco espiral é moito maior que a profundidade do suco espiral, e o efecto da parede lateral do parafuso é ignorado. O fundido flúe completamente ao longo da canle do parafuso, ignorando o efecto de fluxo da entrada e saída, pero tendo en conta o efecto da contrapresión inversa. A ecuación N-S simplifícase polas condicións anteriores:

2

dp

d=1·b。 (3) dy2eta dx

Integra y dúas veces e dá condicións de contorno (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Obténse a función do estado de distribución da velocidade do fluxo na dirección da fusión, é dicir

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120 h – 2e × Lsintheta. (4)

Onde h é a profundidade da ranura do parafuso na sección de homoxeneización, m; O ángulo da hélice do parafuso, (°); L é a lonxitude do segmento homoxeneizado, m; N é a velocidade do parafuso, r a d / m i n; D é o diámetro recto do parafuso, m.

1.3 Cálculo da capacidade plastificante teórica

Substituíndo a ecuación. (4) na ecuación de definición de fluxo, Q = WhVz = π DhVzsintetizador, dá

22 32

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

Pitch. (5) 120 12 L onde: W é o ancho da sección do fluído, m; MPT é o plástico teórico da máquina de moldeo por inxección de plástico tipo parafuso

Capacidade química, kg / s; Q é a taxa de paso de volume da sección de homoxeneización do fundido, m3 / s. A través da ecuación (5), pódese ver que a capacidade de plastificación do parafuso está afectada por unha variedade de parámetros de proceso, como o diámetro do parafuso., ángulo de ranura do parafuso, presión de fusión e profundidade do suco do parafuso. Canto maior sexa a velocidade do parafuso, canto máis forte é a capacidade plastificante; Cando a viscosidade aparente do fundido aumenta, aumenta a capacidade plastificante do parafuso.

Análise de resultados experimentais e simulación

2.1 Análise de simulación e resultados

1) Condicións para a análise da simulación.

A cara do extremo de entrada: a partir da función de estado de distribución da velocidade na dirección z da fusión (como (4)), a velocidade na entrada da sección homoxeneizadora cambia co valor y. Agora N = 120, 140, 160, 180 rad / min substitúense en Vz respectivamente, e a velocidade inicial simulada ao longo da dirección espiral na entrada da sección de homoxeneización determínase mediante a definición da función de Fluent coa súa propia linguaxe de programación UDF, é dicir, a velocidade inicial en condicións simuladas e medidas; Porque a presión de fusión na entrada é moito menor que a presión da cabeza do parafuso, a presión na entrada da sección de homoxeneización é 0; Segundo os parámetros do proceso de material e equipamento PP, o

A temperatura de fusión está establecida en 465 K. Paredes laterais esquerda e dereita: plano y-z (x = 0), (x é igual 3.2 × 10-2 m) como segmentos de homoxeneización

Os dous lados da parede do parafuso están configurados como paredes antideslizantes, e a temperatura de fusión é a temperatura do parafuso, que está configurado para 473 K segundo as características do material PP e o estado real do equipo.

Paredes laterais superior e inferior: plano x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) como os lados inferior e superior da ranura do parafuso da sección de homoxeneización, a parte inferior considérase como unha parede antideslizante, a temperatura de fusión é a temperatura do parafuso, e a temperatura está configurada para 473 K segundo as características do material do PP e o estado real do equipo; A parte superior da ranura do parafuso na sección de homoxeneización é a superficie de contacto do fundido e do barril, o caudal de fusión é o máximo, e a temperatura de fusión é igual á temperatura do quentador do barril, que está configurado para 493 K segundo as condicións de produción do material PP.

Cara final de saída: o plano x-y (z = 0.264 m) como saída da sección de homoxeneización, adóptase o límite de saída de presión, onde a presión é oposta á dirección z, e a presión está configurada para que coincida co equipo experimental para facilitar a análise e a comparación, e a contrapresión está configurada en -1.2 MPa.

• Resultados da análise da simulación

Para x = 0.01, diagrama de curva da velocidade, temperatura e viscosidade á saída da sección de homoxeneización en función da profundidade do suco en espiral móstrase nas figuras 4 a 6.

Podemos ver na figura 4 que co aumento da velocidade do parafuso, tamén aumenta a velocidade do tramo de homoxeneización na saída, co aumento da profundidade da ranura do parafuso, a velocidade primeiro diminúe e despois aumenta, que se debe á forza cortante e á viscosidade nas superficies superior e inferior da ranura do parafuso, en liña co fluído polímero da placa.

Cambios entre. Como podemos ver na figura 4, co aumento da velocidade do parafuso, Tamén aumenta a velocidade na saída da sección homoxeneizadora. Co aumento da profundidade do suco, a velocidade diminúe primeiro e despois aumenta. Isto débese á gran forza de cizallamento e viscosidade nas superficies superior e inferior do suco, que é consistente co cambio de fluído polimérico entre placas. Cambio de temperatura na dirección radial como se mostra na FIG. 5. O PP fundido está en contacto co parafuso da parte inferior (y = 0), por encima do contacto co parafuso (y = 0,0022 m) prodúcese a condución da calor, calor dende o fondo, a parte superior na fusión, a temperatura de ambos os dous lados cara ao interior tendencia á baixa, formando unha curva de temperatura cóncava. Co aumento da velocidade do parafuso, a velocidade aumenta, o tempo de quecemento no corredor diminúe, e a temperatura diminúe co aumento do número de revolucións. Como se mostra na FIG. 6, a viscosidade aparente do fundido aumenta primeiro e despois diminúe co aumento da altura da espiral, Ao contrario da curva de temperatura, a viscosidade aparente é a máis baixa na parte superior da temperatura de fusión máis alta, e a viscosidade aparente é a máis alta no medio da temperatura de fusión máis baixa. Co aumento da velocidade do parafuso, a viscosidade aparente do fundido é cada vez maior, e a uniformidade da viscosidade aparente diminúe. Pódese ver que a viscosidade aparente do PP fundido é inversamente proporcional á temperatura, que mostra a precisión da simulación.

Pódese ver na figura 6 que a viscosidade non se fixa na simulación Fluent, polo que tomamos a viscosidade media á saída da sección de homoxeneización en x = 0.01 aquí, porque a viscosidade cambia aquí a través da comparación de datos.

A viscosidade máis próxima ao cálculo teórico.

2.2 Medición e análise da capacidade plastificante

Despois de prequentar a máquina de moldaxe por inxección, a materia prima de polipropileno ponse no funil para a plasticidade. Establécense os parámetros de velocidade de rotación do parafuso 120,140,160,180 rpm, establécese a temperatura da sección homoxeneizada 220 °C, e establécese a presión de fusión na sección de homoxeneización 1.2 MPa. O tempo de almacenamento t a cada velocidade de rotación rexístrase cun cronómetro, e despois establécese a fonte baleira.

Despois da inxección, despois de arrefriar a inxección, recóllese e mídese a masa m da inxección, e a capacidade de plastificación real mps obtense por mps = 1000m/t. Os resultados da comparación coa capacidade de plastificación teórica mpt nas mesmas condicións móstranse na Fig. 7.

Figura 7 mostra que a capacidade de plastificación teórica e a velocidade do parafuso aproximan a unha función

Co aumento da velocidade do parafuso, Mellora a capacidade plastificante do parafuso, e o parafuso real

A capacidade de plastificación da varilla é menor que a capacidade de plastificación teórica, a capacidade real de plastificación da máquina de moldaxe por inxección á velocidade de 120 ~ 180 rad / contas mínimas 82% ~ 86% da capacidade teórica de plastificación, indicando que a capacidade de plastificación do parafuso da máquina de moldaxe por inxección está por riba do nivel medio. 2.3 Análise de erros

Hai diferenzas entre a capacidade de plastificación real e a capacidade de plastificación teórica do parafuso, nada máis que estes puntos: 1) parte do material forma unha película fundida durante o proceso de plastificación, resultando na fuga do material; 2) A fuga de presión en espiral non se considerou na análise teórica da capacidade de plastificación, o que fixo que algúns materiais permanecesen no bordo espiral. 3) Ademais da calor transmitida polo quentador de barril, o material é máis da calor cortante do parafuso e da fricción entre os materiais, dando como resultado a descomposición térmica de parte do material.

Co aumento da velocidade do parafuso, a capacidade de plastificación real está a diminuír, hai os seguintes puntos: 1) Co aumento da velocidade do parafuso, a calor cortante do parafuso está aumentando, dando como resultado a descomposición térmica de parte do material; 2) O aumento da temperatura reduce a viscosidade do material, aumenta a presión inversa, dificulta o avance do material, e fai que a enerxía plastificante real se ralentice.

Conclusión Co aumento da profundidade do suco do parafuso, diminuíu a uniformidade da temperatura e a viscosidade aparente, e aumentou a capacidade plastificante, pero a precisión da calidade do produto diminuíu. A capacidade de plastificación aumentou co aumento da velocidade do parafuso, pero a uniformidade da temperatura e a viscosidade aparente diminuíron co aumento da velocidade do parafuso. O aumento da temperatura do parafuso axuda a promover a uniformidade da viscosidade aparente e mellorar a precisión da calidade do produto.; Co fin de garantir a calidade do produto e mellorar a eficiencia da produción, a profundidade, debe optimizarse a temperatura e a velocidade do parafuso.