사출성형기의 스크류 회전속도가 가소화능 및 겉보기 점도에 미치는 영향에 관한 연구

0 소개

사출 성형기는 플라스틱 성형의 주요 장비입니다., 주로 주입 시스템에 의해. 시스템, 클램핑 시스템, 전기 제어 시스템, 윤활 시스템, 정수압 전송 시스템,난방 및 냉방 시스템, 안전 모니터링 시스템, 등. 제품 품질 향상을 위해수량, 생산 효율, 에너지 소비 감소, 사람들은 그것에 대한 심층 연구를 수행했습니다. 사출 성형기에 대한 연구는 다각적입니다, 전기 제어 시스템 포함. 지능적 변환. 전송 시스템의 서보 변환. 가열 및 냉각 시스템의 에너지 절약. 개혁. 가소화 능력의 나사 구조 변환.. 스크류는 사출성형기의 핵심부품인 심장부품, 사출기의 사출량을 결정하는 매개 변수, 연구원이 연구했습니다더 보기. 나사의 가소화 균일성이 좋을수록 제품의 반복 정확도를 나타냅니다. 측정 정확도가 높을수록, 가소화 균일성의 성능 매개변수는 겉보기 점도입니다. 여기서 스크류 구조의 수정은 용융물의 겉보기 점도를 줄이는 데 도움이 됩니다., 나사.

용량은 스크류 구조와 스크류 속도에 의해 결정됩니다., 압력, 속도, 온도, etc. 그것은 나사의 성과를 측정하는 주요 매개변수입니다. 사출 나사의 Wang XishMelting신체 수송은 이론적으로 분석되었습니다.. Li Zhenget 달팽이에 대한 온도 및 배압의 영향봉 가소화 능력의 영향. 가소화 능력은 사출성형기 생산 효율을 나타냅니다.,기업의 경제적 이익을 위해 스크류의 가소화 능력을 향상시킬 필요가 있습니다..

막대의 가소화 능력은 사출 성형 기계 나사의 단위 시간당 가소화 재료의 품질을 나타냅니다. 재료 저장 품질은 계량 챔버에 의해 결정됩니다., 및 스크류 균질화 섹션의 출구측정실과 연결, 나사 균질화 섹션의 출구 부피를 측정할 수 있습니다. 나사의 가소화 능력은 통과율에 의해 결정됩니다. 재료 선택 시, 점도는 전단 속도와 온도에 크게 영향을 받습니다. 실험 결과의 감지 및 관찰을 용이하게 하기 위한 폴리프로필렌의 낮은 민감도. 이 백서스크류의 균질화 섹션에서 PP 용융물의 유동장은 Fluent 소프트웨어로 분석됩니다..

실험과 이론적 분석을 결합한 연구방법을 사용, 나사 회전

나사 깊이가 온도에 미치는 영향, 겉보기 점도, 속도 및 가소화 능력스크류 균질화 섹션 출구의 체적 통과율을 분석하여 사출 성형기 생산 공정 매개변수의 스크류 속도를 최적화합니다..

1 이론적 분석In this paper, LYH680 플라스틱 사출 성형기의 균질화는 Fluent에 의해 시뮬레이션됩니다. 파이프 유체 섹션, 다른 나사 속도 설정, 파이프의 균질화 섹션 분석프로필렌 유체 균질화 섹션의 출구에서의 체적 통과율을 구했습니다. PP 용융물의 겉보기 점도와 스크류의 가소화 능력을 조사했습니다.. 사출 성형기의 단계관련 매개변수는 다음과 같습니다.: 나사의 균질화된 부분의 길이는 80 mm, 균질화 섹션에서 배럴의 온도가 설정됩니다. 220 씨, 균질화 섹션의 용융 압력은 1.5 중국에는 이러한 유형의 기술을 위한 생산 시설이 없습니다., 나사 홈의 깊이는 2.2Mm입니다., 나사 나사 각도는 17.66 °, 나사 길이-직경 비율은 19.6, 나사 직경32mm; 폴리프로필렌의 용융 밀도 (PP) ~였다 770 단일 라인 용량은 / m3녹는점은 170 °C, 용융물의 열전도 계수는 0.182W입니다. / (미디엄 · °C), 및 용융 비율의 열용량 2900 제이 / (단일 라인 용량은 · 씨), 용융 점도 421 아빠 · 에스 (453 케이 / 320)아빠·s(463K)/250Pa·초(473K)。 실용공학에서, 유체를 고려하십시오. 용융 폴리머가 사전 성형될 때 사출 성형기에서 전단되기 때문에 밀도는 거의 변하지 않습니다. 전단율은 다음보다 낮습니다. 10-3 미디엄 / 에스, 이때 용융물은 첫 번째 영역의 비뉴턴 유변학적 영역에 위치합니다., 용융 중합체는 뉴턴 유체로 간주될 수 있습니다., 따라서 PP 용융물은 이론적 및 실험적 테스트 분석에서 비압축성 층류 뉴턴 유체로 간주됩니다..

• 좌표계 구축

재료가 통과하는 원래 회전 채널은 직육면체 채널로 늘어납니다.,원점에서 구축된 3차원 공간 모델은 그림과 같습니다. 1 의 모양을 나타내 다 3.

1.2 유체 지배 방정식의 수립 (파이) + 사업부 (피프) = 사업부 (γ그라피) + 에스. (1) 여기서 φ는 일반화된 물리적 변수입니다.; 파이에 해당하는 일반화 확산 계수; S는 일반화된 소스 용어입니다..

Guangyi 방법에 따르면, 질량과 운동량 보존 방정식은 x-y 평면의 균질화 구간 입구에서 성립합니다. (지 = 0).

dV

아르 자형

지 = – 납의 + πF + d V.

(2) dt 공식에서: rho는 용융 밀도, 단일 라인 용량은 / m3; Vz는 z 방향의 유속입니다., 미디엄 / 에스, 균질화 영역에 나선형 홈 진입; F는 중력 가속도, 미디엄 / s2; Pb는 배압입니다., 아빠; 용융 점도,

아빠·에스; T는 시간, 에스; ▽ 해밀턴，▽= ∂i+ ∂j+ ∂k。 ∂x ∂y ∂z

방정식 (2) 운동량 평형 방정식 (NS 방정식) 점성 유체의, 나선형 홈의 유체는 등온 흐름으로 간주됩니다.; 점도 및 밀도 필드가 균일합니다.. 나선형 홈의 너비는 나선형 홈의 깊이보다 훨씬 큽니다., 나사 측벽의 효과는 무시됩니다.. 용융물은 스크류 채널을 따라 완전히 흐릅니다., 입구와 출구의 흐름 효과 무시, 하지만 역배압의 영향을 고려하면. NS 방정식은 위의 조건으로 단순화됩니다.:

2

DP

다이=1·비。 (3) dy2eta dx

y를 두 번 적분하고 경계 조건 제공 (y = 0, Vz = 0; Y = 시간, Vz = π NDcos 세타 / 60). 용탕 방향의 유속 분포 상태 함수를 구합니다., 그건

NDyπ cos 세타 hy-y2pb

VZ = 120시간 – 2및 × Lsintheta. (4)

여기서 h는 균질화 섹션의 나사 홈 깊이입니다., 미디엄; 나사의 나선 각도, (°); L은 균질화된 세그먼트의 길이입니다., 미디엄; N은 스크류 속도, 연구 / 나는; D는 나사 막대의 직선 직경입니다., 미디엄.

1.3 이론적 가소화 능력 계산

대체 방정식. (4) 흐름 정의 방정식으로, Q = WhVz = π DhVz합성기, 준다

22 32

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

정점. (5) 120 12 L 여기서: W는 유체 섹션의 너비입니다., 미디엄; MPT는 스크류 타입 플라스틱 사출 성형기의 이론적 플라스틱입니다.

화학적 용량, 단일 라인 용량은 / 에스; Q는 용융물 균질화 섹션의 체적 통과율입니다., m3 / 에스. 방정식을 통해 (5), 스크류의 가소화 능력은 스크류 직경과 같은 다양한 공정 매개변수에 의해 영향을 받는다는 것을 알 수 있습니다., 나사 홈 각도, 용융 압력 및 스크류 그루브 깊이. 스크류 속도가 높을수록, 가소화 능력이 강할수록; 용융물의 겉보기 점도가 증가할 때, 스크류의 가소화 능력이 증가합니다..

실험 결과 및 시뮬레이션 분석

2.1 시뮬레이션 분석 및 결과

1) 시뮬레이션 해석을 위한 조건.

인레트 끝 얼굴: 용융물의 z 방향 속도 분포 상태 함수에서 (~와 같은 (4)), 균질화 섹션 입구의 속도는 y 값으로 변경됩니다.. 이제 N = 120, 140, 160, 180 라드 / min은 각각 Vz로 대체됩니다., Fluent의 자체 프로그래밍 언어 UDF의 함수 정의를 통해 균질화 구간 입구에서 나선형 방향을 따라 초기 모의 속도를 결정합니다., 그건, 시뮬레이션 및 측정된 조건에서 초기 속도; 주입구의 용융 압력이 스크류 헤드 압력보다 훨씬 낮기 때문입니다., 균질화 섹션 입구의 압력은 0; PP 재료 및 장비의 공정 매개변수에 따라, NS

용융 온도는 465 케이. 왼쪽 및 오른쪽 벽: y-z 평면 (엑스 = 0), (x는 같다 3.2 × 10-2 미디엄) 균질화 세그먼트로

나사 홈 벽의 양면은 미끄럼 방지 벽으로 설정됩니다., 용융 온도는 스크류 온도입니다., 로 설정 473 PP 재료 특성 및 장비의 실제 조건에 따른 K.

상부 및 하부 측벽: xz 평면 (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 미디엄) 균질화구간 나사홈의 상하부, 아래쪽은 미끄럼 방지 벽으로 간주됩니다., 용융 온도는 스크류 온도입니다., 그리고 온도는 473 PP의 재료 특성 및 장비의 실제 조건에 따른 K; 균질화 섹션의 스크류 홈의 윗면은 용융물과 배럴의 접촉면입니다., 용융 유속은 최대, 용융 온도는 배럴 히터 온도와 동일합니다., 로 설정 493 PP 재료의 생산 조건에 따른 K.

출구 끝면: x-y 평면 (지 = 0.264 미디엄) 균질화 섹션의 출구로, 압력 출구 경계가 채택됩니다., 여기서 압력은 z 방향과 반대입니다., 분석 및 비교가 용이하도록 압력을 실험장비에 맞게 설정, 배압은 다음과 같이 설정됩니다. -1.2 중국에는 이러한 유형의 기술을 위한 생산 시설이 없습니다..

• 시뮬레이션 해석 결과

x = 0.01, 속도 곡선도, 나선형 홈 깊이의 함수로서 균질화 섹션의 출구에서의 온도 및 점도가 그림에 표시됩니다. 4 에게 6.

우리는 그림에서 볼 수 있습니다 4 스크류 속도의 증가와 함께, 출구에서 균질화 섹션의 속도도 증가합니다., 나사 홈의 깊이 증가에 따라, 속도가 먼저 감소한 다음 증가합니다., 스크류 홈의 상부 및 하부 표면의 전단력 및 점성 때문입니다., 플레이트의 폴리머 유체와 일치.

사이의 변화. 우리가 그림에서 볼 수 있듯이 4, 스크류 속도의 증가, 균질화 섹션 출구의 속도도 증가합니다.. 그루브 깊이가 증가함에 따라, 속도가 먼저 감소한 다음 증가합니다.. 이는 Groove의 상부 및 하부 표면에 큰 전단력 및 점도 때문입니다., 이는 플레이트 사이의 폴리머 유체의 변화와 일치합니다.. 도 1에 도시된 바와 같은 반경 방향의 온도 변화. 5. PP 용융물은 바닥의 나사와 접촉합니다. (y = 0), 나사와 접촉 위 (y = 0.0022m) 열전도가 일어난다, 바닥에서 열, 갑피를 녹이다, 양쪽의 온도가 안쪽으로 하향 추세, 오목한 온도 곡선 형성. 스크류 속도의 증가, 속도가 빨라진다, 러너의 가열 시간이 감소합니다., 회전 수가 증가함에 따라 온도가 감소합니다.. 도 1에 도시된 바와 같이. 6, 용융물의 겉보기 점도는 먼저 증가한 다음 나선형 높이가 증가함에 따라 감소합니다., 온도 곡선과 반대로, 겉보기 점도는 가장 높은 용융 온도의 상단에서 가장 낮습니다., 겉보기 점도는 가장 낮은 용융 온도의 중간에서 가장 높습니다.. 스크류 속도의 증가, 용융물의 겉보기 점도가 점점 더 높아집니다., 겉보기 점도 균일성이 감소합니다.. PP 용융물의 겉보기 점도는 온도에 반비례함을 알 수 있습니다., 시뮬레이션의 정확성을 보여주는.

그것은 그림에서 볼 수 있습니다 6 Fluent 시뮬레이션에서 점도가 고정되지 않음, 그래서 우리는 x =에서 균질화 섹션의 출구에서 평균 점도를 취합니다. 0.01 여기, 데이터 비교를 통해 여기에서 점도가 변하기 때문에.

이론적 계산에 가장 가까운 점도.

2.2 가소화 능력 측정 및 분석

사출기 예열 후, 가소성을 위해 폴리프로필렌 원료를 깔때기에 넣습니다.. 나사의 회전 속도 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다. 120,140,160,180 rpm, 균질화된 섹션의 온도는 220 °C, 균질화 섹션의 용융 압력은 1.2 중국에는 이러한 유형의 기술을 위한 생산 시설이 없습니다.. 각 회전 속도에서의 저장 시간 t는 스톱워치로 기록됩니다., 그런 다음 빈 피드가 설정됩니다..

주입 후, 주입이 냉각된 후, 주입의 질량 m을 수집하고 측정합니다., 실제 가소화 능력 mps는 mps = 1000m/t로 구합니다.. 동일한 조건에서 이론적 가소화 능력 mpt와의 비교 결과는 도 1에 나타내었다.. 7.

수치 7 스크류의 이론적 가소화 용량 및 스크류 속도가 함수에 근사함을 보여줍니다.

스크류 속도의 증가, 스크류의 가소화 능력 향상, 실제 나사 나사

로드 가소화 능력은 이론적 가소화 능력보다 낮습니다., 속도에서 사출 성형기의 실제 가소화 능력 120 ~ 180 라드 / 최소 계정 82% ~ 86% 이론적 가소화 능력의, 사출 성형 기계 나사의 가소화 능력이 평균 수준 이상임을 나타냅니다.. 2.3 오류 분석

나사의 실제 가소화 능력과 이론적 가소화 능력에는 차이가 있습니다., 이 포인트 외에는 없습니다.: 1) 재료의 일부는 가소화 공정 중에 용융 필름을 형성합니다., 그 결과 재료의 누출; 2) 이론적인 가소화 능력 분석에서 스파이럴 압력의 누설은 고려하지 않음, 이로 인해 일부 재료가 나선형 모서리에 남게 되었습니다.. 3) 배럴 히터에 의해 전달되는 열 외에도, 재료는 나사의 전단열과 재료 사이의 마찰에서 더 많이 발생합니다., 재료 일부의 열분해 결과.

스크류 속도의 증가, 실제 가소화 능력이 느려지고 있습니다., 다음과 같은 점이 있습니다: 1) 스크류 속도의 증가, 나사의 전단열이 증가하고 있습니다., 재료 일부의 열분해 결과; 2) 온도의 증가는 재료의 점도를 감소시킵니다., 역압을 증가시킨다, 재료의 진행을 방해, 실제 가소화 에너지가 느려지게 합니다..

결론 나사 홈 깊이가 증가함에 따라, 온도 균일성 및 겉보기 점도 감소, 가소 화 능력이 증가했습니다., 그러나 제품 품질의 정밀도가 떨어졌습니다.. 스크류 속도 증가에 따라 가소화 능력 증가, 그러나 스크류 속도가 증가함에 따라 온도의 균일성과 겉보기 점도가 감소했습니다.. 스크류의 온도를 높이면 겉보기 점도 균일성을 촉진하고 제품의 품질 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.; 제품 품질을 보장하고 생산 효율성을 향상시키기 위해, 깊이, 온도와 스크류 속도를 최적화해야 합니다..