0 introduzione
La pressa ad iniezione è l'attrezzatura principale per lo stampaggio della plastica, principalmente dal sistema di iniezione.Sistema, sistema di bloccaggio, sistema di controllo elettrico, sistema di lubrificazione, sistema di trasmissione idrostatica,Impianto di riscaldamento e raffrescamento, sistema di monitoraggio della sicurezza, eccetera. Per migliorare la qualità del prodottoQuantità, efficienza di produzione, riducendo il consumo di energia, le persone hanno condotto ricerche approfondite su di esso. La ricerca sulle macchine per lo stampaggio a iniezione è multiforme, compreso il sistema di controllo elettrico. Trasformazione intelligente. Trasformazione servo del sistema di trasmissione Risparmio energetico del sistema di riscaldamento e raffreddamento Riforma. La trasformazione della struttura a vite della capacità di plastificazione. La vite è il cuore della macchina per lo stampaggio a iniezioneComponenti cardiaci, i cui parametri determinano il volume di iniezione della macchina per iniezione, i ricercatori hanno studiato di più. Migliore è l'uniformità di plastificazione della vite rappresenta l'accuratezza di ripetizione del prodotto. Maggiore è l'accuratezza della misurazione, il parametro prestazionale dell'uniformità di plastificazione è la viscosità apparente. In cui la modifica della struttura della vite aiuta a ridurre la viscosità apparente del fuso, la vite.
La capacità è determinata dalla struttura della vite e dalla velocità della vite, pressione, velocità, temperatura, ecc. È il parametro principale per misurare le prestazioni della vite. Wang XishLa fusione della vite di iniezioneIl trasporto del corpo è stato analizzato teoricamente. Li Zhenget Gli effetti della temperatura e della contropressione sulla lumaca Influenza della capacità di plastificazione dell'asta. La capacità di plastificazione rappresenta l'efficienza della produzione di presse ad iniezione,È necessario migliorare la capacità di plastificazione della vite per i benefici economici delle imprese.
La capacità di plastificazione dell'asta si riferisce alla qualità dei materiali plastificati per unità di tempo della vite della pressa ad iniezione. La qualità dello stoccaggio del materiale è determinata dalla camera di dosaggio, e l'uscita della sezione di omogeneizzazione della vite Collegata con la sala di misurazione, è possibile misurare il volume all'uscita della sezione di omogeneizzazione della vite. La capacità di plastificazione della vite è stata determinata dalla velocità di passaggio. Nella selezione dei materiali, la viscosità è fortemente influenzata dalla velocità di taglio e dalla temperaturaIl grado di bassa sensibilità del polipropilene per facilitare il rilevamento e l'osservazione dei risultati sperimentali. Questo documentoIl campo di flusso del PP fuso nella sezione di omogeneizzazione della vite viene analizzato dal software Fluent.
Utilizzando il metodo di ricerca di combinare esperimento e analisi teorica, la rotazione della vite
Effetti di diverse profondità della vite sulla temperatura, viscosità apparente, velocità e capacità di plastificazione La velocità di passaggio volumetrica all'uscita della sezione di omogeneizzazione della vite viene analizzata per ottimizzare la velocità della vite dei parametri del processo di produzione della pressa ad iniezione.
1 Analisi teoricaIn questo articolo, l'omogeneizzazione della macchina per lo stampaggio ad iniezione di materie plastiche LYH680 è simulata da Fluent.Section of pipe fluid, impostare una diversa velocità della vite, analisi della sezione di omogeneizzazione del tubo Si ottiene la velocità volumetrica di transito all'uscita della sezione di omogeneizzazione del fluido propilene. Sono state studiate la viscosità apparente del PP fuso e la capacità di plastificazione della vite. Fase della pressa ad iniezioneI parametri rilevanti sono: la lunghezza della sezione omogeneizzata della vite è 80 mm, e la temperatura della canna nella sezione di omogeneizzazione è impostata a 220 C, la pressione del fuso nella sezione di omogeneizzazione è 1.5 MPa, e la profondità della scanalatura della vite è di 2,2 mm, l'angolo della vite è 17.66 °, il rapporto lunghezza-diametro della vite è 19.6, diametro vite32 mm; La densità del fuso del polipropilene (PP) era 770 kg / m3Il punto di fusione è 170 °C, il coefficiente di conducibilità termica del fuso è 0,182 W / (m · °C), e il rapporto di fusioneCapacità termica di 2900 J / (kg · C), sciogliere la viscosità di 421 papà · S (453 K / 320)papà·（463 K）/250 Pa·（473 K）。 In ingegneria pratica, considera il fluido La densità cambia poco a causa del fatto che il polimero fuso viene tagliato nella macchina per lo stampaggio a iniezione quando prestampato. La velocità di taglio è inferiore a 10-3 m / S, momento in cui il fuso si trova nella regione reologica non newtoniana del primo In questa regione, il polimero fuso può essere considerato come un fluido newtoniano, quindi il PP fuso è considerato un fluido di Newton laminare incomprimibile nell'analisi del test teorico e sperimentale.
- Istituzione del sistema di coordinate
Il canale rotante originale attraverso il quale passa il materiale viene allungato in un canale cuboide,Il modello spaziale tridimensionale costruito dall'origine è mostrato in figura 1 capire 3.
1.2 L'istituzione dell'equazione di governo dei fluidi (Phi) + div (p f) = div (γ gradhi) + S. (1) Dove φ è una variabile fisica generalizzata; Il coefficiente di diffusione generalizzato corrispondente a phi; S è un termine di origine generalizzato.
Secondo il metodo Guangyi, l'equazione di conservazione della massa e della quantità di moto è stabilita all'ingresso della sezione di omogeneizzazione del piano x-y (z = 0).
dV
R
Z = – del Pb + π F + d V.
(2) Nella formula dt: rho è la densità del fuso, kg / m3; Vz è la velocità del flusso nella direzione z, m / S, entrare nella scanalatura a spirale nella regione di omogeneizzazione; F è l'accelerazione di gravità, m / s2; Pb è contropressione, papà; è la viscosità del fuso,
papà·S; T per tempo, S; ▽ è l'Hamiltoniano，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z
Equazione (2) è l'equazione di equilibrio della quantità di moto (Equazione N-S) di fluido viscoso, il fluido nella scanalatura a spirale è considerato un flusso isotermico; I campi di viscosità e densità sono uniformi. La larghezza della scanalatura a spirale è molto maggiore della profondità della scanalatura a spirale, e l'effetto della parete laterale della vite viene ignorato. Il fuso scorre completamente lungo il canale della vite, ignorando l'effetto di flusso dell'ingresso e dell'uscita, ma considerando l'effetto della contropressione inversa. L'equazione N-S è semplificata dalle condizioni di cui sopra:
2
dp
dy=1·B。 (3) dy2eta dx
Integra y due volte e fornisci le condizioni al contorno (e = 0, Vez = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Si ottiene la funzione di stato di distribuzione della velocità del flusso nella direzione del fuso, questo è
NDyπ cos theta hy-y2pb
Vez = 120 ore – 2e × Lsintheta. (4)
Dove h è la profondità della scanalatura della vite nella sezione di omogeneizzazione, m; L'angolo dell'elica della vite, (°); L è la lunghezza del segmento omogeneizzato, m; N è la velocità della vite, r a d / io n; D è il diametro rettilineo dell'asta della vite, m.
1.3 Calcolo della capacità teorica di plastificazione
Sostituendo l'Eq. (4) nell'equazione di definizione del flusso, Q = WhVz = π DhVz sintetizzatore, dà
22 32
Mpt = Qπ = π D Nhðsin θ cos θ – p Dhsin
Pece. (5) 120 12 L dove: W è la larghezza della sezione del fluido, m; MPT è la plastica teorica della macchina per lo stampaggio ad iniezione di materie plastiche a vite
Capacità chimica, kg / S; Q è la velocità di passaggio del volume della sezione di omogeneizzazione allo stato fuso, m3 / S. Attraverso l'equazione (5), si può vedere che la capacità di plastificazione della vite è influenzata da una varietà di parametri di processo come il diametro della vite, angolo della scanalatura della vite, pressione di fusione e profondità della scanalatura della vite. Maggiore è la velocità della vite, più forte è la capacità di plastificazione; Quando la viscosità apparente del fuso aumenta, la capacità di plastificazione della vite aumenta.
Risultati sperimentali e analisi di simulazione
2.1 Analisi e risultati della simulazione
1) Condizioni per l'analisi della simulazione.
La faccia terminale di ingresso: dalla funzione di stato della distribuzione della velocità nella direzione z del fuso (come (4)), la velocità all'ingresso della sezione omogeneizzante varia con il valore di y. Ora N = 120, 140, 160, 180 rad / min sono sostituiti rispettivamente in Vz, e la velocità iniziale simulata lungo la direzione della spirale all'ingresso della sezione di omogeneizzazione è determinata attraverso la definizione della funzione di Fluent con il proprio linguaggio di programmazione UDF, questo è, la velocità iniziale in condizioni simulate e misurate; Perché la pressione del fuso all'ingresso è molto inferiore alla pressione della testa della vite, la pressione all'ingresso della sezione di omogeneizzazione è 0; Secondo i parametri di processo del materiale e delle attrezzature in PP, il
La temperatura di fusione è impostata su 465 K. Pareti laterali destra e sinistra: piano y-z (x = 0), (x uguale 3.2 × 10-2 m) come segmenti di omogeneizzazione
I due lati della parete della scanalatura della vite sono impostati come pareti antiscivolo, e la temperatura del fuso è la temperatura della vite, che è impostato su 473 K in base alle caratteristiche del materiale PP e alle condizioni effettive dell'attrezzatura.
Fianchi superiori e inferiori: piano x-z (e = 0), (e = 2.2 × 10-3 m) come i lati inferiore e superiore della scanalatura della vite della sezione di omogeneizzazione, il lato inferiore è considerato una parete antiscivolo, la temperatura del fuso è la temperatura della vite, e la temperatura è impostata su 473 K in base alle caratteristiche del materiale del PP e alle condizioni effettive dell'attrezzatura; Il lato superiore della scanalatura della vite nella sezione di omogeneizzazione è la superficie di contatto del fuso e del cilindro, la portata di fusione è la massima, e la temperatura di fusione è uguale alla temperatura del riscaldatore del cilindro, che è impostato su 493 K secondo le condizioni di produzione del materiale PP.
Faccia terminale di uscita: il piano x-y (z = 0.264 m) come uscita della sezione di omogeneizzazione, viene adottato il limite di uscita della pressione, dove la pressione è opposta alla direzione z, e la pressione è impostata per corrispondere all'attrezzatura sperimentale per una facile analisi e confronto, e la contropressione è impostata su -1.2 MPa.
- Risultati dell'analisi di simulazione
Per x = 0.01, il diagramma della curva della velocità, la temperatura e la viscosità all'uscita della sezione di omogeneizzazione in funzione della profondità del solco a spirale è mostrata nelle Figure 4 a 6.
Possiamo vedere dalla figura 4 che con l'aumento della velocità della vite, aumenta anche la velocità della sezione di omogeneizzazione in uscita, con l'aumento della profondità della scanalatura della vite, la velocità prima diminuisce e poi aumenta, che è dovuto alla forza di taglio e alla viscosità sulle superfici superiore e inferiore della scanalatura della vite, in linea con il fluido polimerico nella piastra.
Cambiamenti tra. Come possiamo vedere dalla figura 4, con l'aumento della velocità della vite, Aumenta anche la velocità all'uscita della sezione omogeneizzante. Con l'aumento della profondità della scanalatura, la velocità prima diminuisce e poi aumenta. Ciò è dovuto alla grande forza di taglio e alla viscosità sulle superfici superiore e inferiore della scanalatura, che è coerente con il cambio di fluido polimerico tra le piastre. Variazione di temperatura nella direzione radiale come mostrato in FIG. 5. Il PP fuso è in contatto con la vite sul fondo (e = 0), sopra il contatto con la vite (y = 0,0022 m) avviene la conduzione del calore, calore dal basso, la tomaia nella fusione, la temperatura da entrambi i lati verso l'interno tendenza al ribasso, formando una curva di temperatura concava. Con l'aumento della velocità della vite, la velocità aumenta, il tempo di riscaldamento nel canale diminuisce, e la temperatura diminuisce con l'aumentare del numero di giri. Come mostrato in FIG. 6, la viscosità apparente del fuso prima aumenta e poi diminuisce con l'aumentare dell'altezza della spirale, Contrariamente alla curva di temperatura, la viscosità apparente è la più bassa in cima alla più alta temperatura di fusione, e la viscosità apparente è la più alta al centro della temperatura di fusione più bassa. Con l'aumento della velocità della vite, la viscosità apparente del fuso è sempre più alta, e l'apparente uniformità di viscosità diminuisce. Si può vedere che la viscosità apparente del PP fuso è inversamente proporzionale alla temperatura, che mostra l'accuratezza della simulazione.
Lo si può vedere dalla figura 6 che la viscosità non è fissa nella simulazione Fluent, prendiamo quindi la viscosità media all'uscita della sezione di omogeneizzazione in x = 0.01 qui, perché la viscosità cambia qui attraverso il confronto dei dati.
La viscosità più vicina al calcolo teorico.
2.2 Misurazione e analisi della capacità di plastificazione
Dopo aver preriscaldato la pressa ad iniezione, la materia prima in polipropilene viene inserita nell'imbuto per la plasticità. I parametri di velocità di rotazione della vite sono impostati a 120,140,160,180 giri/min, viene impostata la temperatura della sezione omogeneizzata 220 °C, e viene impostata la pressione di fusione nella sezione di omogeneizzazione 1.2 MPa. Il tempo di memorizzazione t ad ogni velocità di rotazione viene registrato con un cronometro, e quindi viene impostato il feed vuoto.
Dopo l'iniezione, dopo che l'iniezione si è raffreddata, la massa m dell'iniezione viene raccolta e misurata, e l'effettiva capacità di plastificazione mps si ottiene con mps = 1000m/t. I risultati del confronto con la capacità di plastificazione teorica mpt nelle stesse condizioni sono mostrati in Fig. 7.
Figura 7 mostra che la capacità di plastificazione teorica e la velocità della vite della vite approssimano una funzione
Con l'aumento della velocità della vite, la capacità di plastificazione della vite è migliorata, e la vite vera e propria
La capacità di plastificazione dell'asta è inferiore alla capacità di plastificazione teorica, l'effettiva capacità di plastificazione della pressa ad iniezione alla velocità di 120 ~ 180 rad / min conti per 82% ~ 86% della capacità di plastificazione teorica, indicando che la capacità di plastificazione della vite della macchina per lo stampaggio a iniezione è superiore al livello medio. 2.3 Analisi degli errori
Esistono differenze tra l'effettiva capacità di plastificazione e la teorica capacità di plastificazione della vite, nient'altro che questi punti: 1) parte del materiale forma una pellicola fusa durante il processo di plastificazione, con conseguente fuoriuscita del materiale; 2) La perdita di pressione a spirale non è stata considerata nell'analisi teorica della capacità di plastificazione, che ha fatto sì che alcuni materiali rimanessero sul bordo della spirale. 3) Oltre al calore trasmesso dal riscaldatore della canna, il materiale è più dal calore di taglio della vite e dall'attrito tra i materiali, con conseguente decomposizione termica di parte del materiale.
Con l'aumento della velocità della vite, l'effettiva capacità di plastificazione sta rallentando, ci sono i seguenti punti: 1) Con l'aumento della velocità della vite, il calore di taglio della vite sta aumentando, con conseguente decomposizione termica di parte del materiale; 2) L'aumento della temperatura riduce la viscosità del materiale, aumenta la contropressione, ostacola l'avanzamento del materiale, e rallenta l'effettiva energia di plastificazione.
Conclusione Con l'aumento della profondità della scanalatura della vite, l'uniformità della temperatura e la viscosità apparente sono diminuite, e la capacità di plastificazione è aumentata, ma la precisione della qualità del prodotto è diminuita. La capacità di plastificazione è aumentata con l'aumentare della velocità della vite, ma l'uniformità della temperatura e la viscosità apparente diminuivano con l'aumentare della velocità della vite. L'aumento della temperatura della vite contribuisce a promuovere l'apparente uniformità della viscosità e migliorare l'accuratezza della qualità del prodotto; Al fine di garantire la qualità del prodotto e migliorare l'efficienza produttiva, la profondità, la temperatura e la velocità della vite devono essere ottimizzate.
