Исследование влияния скорости вращения шнека литьевой машины на пластифицирующую способность и кажущуюся вязкость

0 Вступление

Машина для литья под давлением является основным оборудованием для литья пластмасс., в основном системой впрыска.Система, зажимная система, электрическая система управления, система смазки, система гидростатической трансмиссии,Система отопления и охлаждения, система контроля безопасности, и т.д. Для улучшения качества продукцииКоличество, Эффективность производства, снижение энергопотребления, люди провели глубокое исследование этого. Исследования машин для литья под давлением многогранны., включая электрическую систему управления. Интеллектуальное преобразование. Сервопреобразование системы трансмиссии. Энергосбережение системы отопления и охлаждения. Реформа. Преобразование винтовой структуры пластифицирующей способности. Шнек является сердцевиной машины для литья под давлением Компоненты сердца, параметры которого определяют объем впрыска инъекционной машины, исследователи изучилиБолее. Чем лучше однородность пластификации шнека, тем выше точность измерения., эксплуатационным параметром однородности пластификации является кажущаяся вязкость. При этом модификация конструкции шнека способствует снижению кажущейся вязкости расплава., винт.

Производительность определяется конструкцией шнека и скоростью шнека., давление, скорость, температура, и т. д. Это основной параметр для измерения производительности винта. Wang Xish Плавление инъекционного шнекаТранспорт корпуса был проанализирован теоретически. Ли Женгет Влияние температуры и обратного давления на улиткуВлияние пластифицирующей способности стержня. Мощность пластификации представляет собой эффективность производства машин для литья под давлением.,Необходимо улучшить пластифицирующую способность шнека для экономической выгоды предприятий..

Пластифицирующая способность стержня относится к качеству пластифицированных материалов в единицу времени шнека литьевой машины. Качество хранения материала определяется дозирующей камерой., и выход секции шнековой гомогенизации, соединенной с измерительным помещением, можно измерить объем на выходе из секции гомогенизации шнека. Пластифицирующая способность шнека определялась скоростью прохода. При выборе материалов, на вязкость сильно влияют скорость сдвига и температура. Степень низкой чувствительности полипропилена для облегчения обнаружения и наблюдения за экспериментальными результатами.. В данной статье Поле течения расплава полипропилена в секции гомогенизации шнека анализируется с помощью программного обеспечения Fluent..

Использование исследовательского метода сочетания эксперимента и теоретического анализа, вращение винта

Влияние различной глубины завинчивания на температуру, кажущаяся вязкость, скорость и пластифицирующая способность. Анализируется объемная скорость прохождения на выходе из секции гомогенизации шнека для оптимизации параметров производственного процесса машины для литья под давлением..

1 Теоретический анализВ данной работе, Fluent моделирует гомогенизацию машины для литья пластмасс под давлением LYH680., установить другую скорость винта, анализ участка гомогенизации трубы. Получен объемный расход на выходе из участка гомогенизации пропиленовой жидкости. Исследованы кажущаяся вязкость расплава ПП и пластифицирующая способность шнека.. Фаза литьевой машины Соответствующие параметры:: длина гомогенизированного участка шнека 80 мм, а температура бочки в секции гомогенизации устанавливается на уровне 220 C, давление расплава в секции гомогенизации 1.5 МПа, и глубина резьбовой канавки 2,2 мм, винт угол винта 17.66 °, отношение длины винта к диаметру равно 19.6, диаметр винта 32 мм; Плотность расплава полипропилена (ПП) был 770 кг / m3Температура плавления 170 ° C, коэффициент теплопроводности расплава 0,182 Вт / (м · ° C), и отношение расплава Теплоемкость 2900 Дж / (кг · C), вязкость расплава 421 Па · s (453 К / 320)Па·с (463 К)/250 Па·с (473 К)。 В практической инженерии, рассмотрим жидкость. Плотность мало изменяется из-за того, что расплавленный полимер подвергается сдвигу в машине для литья под давлением при предварительном формовании. Скорость сдвига меньше, чем 10-3 м / s, в это время расплав находится в неньютоновской реологической области первого В этой области, расплав полимера можно рассматривать как ньютоновскую жидкость, поэтому расплав ПП рассматривается как несжимаемая ламинарная ньютоновская жидкость в теоретическом и экспериментальном анализе испытаний..

• Установление системы координат

Первоначальный вращающийся канал, через который проходит материал, вытягивается в прямоугольный канал.,Трехмерная модель пространства, построенная из начала координат, показана на рис. 1 к рисунку 3.

1.2 Установление управляющего уравнения жидкости (Фи) + див (пф) = дел. (γ градфи) + S. (1) Где φ - обобщенная физическая переменная; Обобщенный коэффициент диффузии, соответствующий фи; S - обобщенный исходный термин.

По методу Гуанъи, уравнение сохранения массы и импульса устанавливается на входе в секцию усреднения плоскости x-y (г = 0).

дВ

р

Z = – свинца + π F + д В.

(2) В формуле дт: rho - плотность расплава, кг / м3; Vz - скорость потока в направлении z, м / s, попадание в спиральную канавку в зоне гомогенизации; F - ускорение свободного падения, м / с2; Pb - противодавление, Па; Вязкость расплава,

Па·s; Т на время, s; ▽ — гамильтониан，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Уравнение (2) уравнение равновесия импульса (уравнение NS) вязкой жидкости, жидкость в спиральной канавке рассматривается как изотермический поток; Поля вязкости и плотности однородны. Ширина спиральной канавки намного больше глубины спиральной канавки., а влияние боковой стенки винта не учитывается. Расплав полностью течет по каналу шнека, игнорирование эффекта потока на входе и выходе, но с учетом эффекта обратного противодавления. Уравнение NS упрощается указанными выше условиями.:

2

дп

dy=1·б。 (3) dy2eta дх

Проинтегрируйте y дважды и задайте граничные условия (у = 0, Vз = 0; Y = ч, Vz = π NDcos тета / 60). Получена функция состояния распределения скорости потока в направлении расплава, то есть

NDyπ, потому что тета hy-y2pb

Vз = 120ч – 2и × Лсинтета. (4)

Где h - глубина винтовой канавки в секции гомогенизации., м; Угол подъема винта, (°); L - длина гомогенизированного сегмента, м; N - скорость шнека, р а д / м я н; D - прямой диаметр винтового стержня., м.

1.3 Расчет теоретической пластифицирующей способности

Подставляя уравнение. (4) в уравнение определения потока, Q = WhVz = π DhVzсинтезатор, дает

22 32

Mpt = Qπ = π D Nhрsin θ cos θ – р Дхсин

Подача. (5) 120 12 L где: W - ширина сечения жидкости, м; MPT - это теоретическая машина для литья пластмасс под давлением с винтовым типом.

Химическая емкость, кг / s; Q - объемная скорость прохождения секции гомогенизации расплава., м3 / s. Через уравнение (5), видно, что на пластифицирующую способность шнека влияют различные параметры процесса, такие как диаметр шнека., угол паза винта, давление расплава и глубина резьбовой канавки. Чем выше скорость шнека, тем сильнее пластифицирующая способность; При увеличении кажущейся вязкости расплава, пластифицирующая способность шнека увеличивается.

Экспериментальные результаты и анализ моделирования

2.1 Анализ моделирования и результаты

1) Условия для имитационного анализа.

Входной торец: из функции состояния распределения скоростей в направлении z расплава (Такие как (4)), скорость на входе в секцию гомогенизации изменяется в зависимости от значения y. Теперь N = 120, 140, 160, 180 рад / min заменяются на Vz соответственно, а начальная моделируемая скорость по направлению спирали на входе в секцию гомогенизации определяется через определение функции Fluent с собственным языком программирования UDF, то есть, начальная скорость в смоделированных и измеренных условиях; Потому что давление расплава на входе намного ниже, чем давление головки шнека., давление на входе в секцию гомогенизации 0; Согласно технологическим параметрам полипропиленового материала и оборудования, в

Температура расплава устанавливается на 465 К. Левая и правая боковые стенки: плоскость y-z (х = 0), (х равно 3.2 × 10-2 м) как сегменты гомогенизации

Две стороны стенки резьбового паза установлены как нескользящие стенки., а температура расплава - это температура шнека, который установлен на 473 K в соответствии с характеристиками материала ПП и фактическим состоянием оборудования.

Верхняя и нижняя боковины: плоскость х-z (у = 0), (у = 2.2 × 10-3 м) как нижняя и верхняя стороны винтового паза секции гомогенизации, нижняя сторона считается нескользкой стенкой, температура расплава - это температура шнека, и установлена ​​температура 473 К по характеристикам материала ПП и фактическому состоянию оборудования; Верхняя сторона винтовой канавки в секции гомогенизации является поверхностью контакта расплава и бочки., скорость течения расплава максимальна, а температура расплава равна температуре нагревателя ствола, который установлен на 493 K в соответствии с условиями производства полипропиленового материала.

Выходной торец: плоскость xy (г = 0.264 м) на выходе из секции гомогенизации, граница выхода давления принята, где давление противоположно направлению z, и давление установлено в соответствии с экспериментальным оборудованием для легкого анализа и сравнения, а противодавление установлено на -1.2 МПа.

• Результаты анализа моделирования

Для х = 0.01, кривая диаграмма скорости, зависимости температуры и вязкости на выходе из секции гомогенизации от глубины спиральной канавки представлены на рисунках. 4 к 6.

Мы можем видеть из рисунка 4 что с увеличением скорости шнека, также увеличивается скорость секции гомогенизации на выходе, с увеличением глубины резьбового паза, скорость сначала уменьшается, а затем увеличивается, что обусловлено усилием сдвига и вязкостью на верхней и нижней поверхностях канавки винта, в соответствии с полимерной жидкостью в тарелке.

Изменения между. Как мы видим из рисунка 4, с увеличением скорости шнека, Скорость на выходе из секции гомогенизации также увеличивается. С увеличением глубины канавки, скорость сначала уменьшается, а затем увеличивается. Это связано с большой силой сдвига и вязкостью на верхней и нижней поверхностях канавки., что согласуется с изменением полимерной жидкости между пластинами. Изменение температуры в радиальном направлении, как показано на фиг.. 5. Расплав ПП контактирует с винтом внизу. (у = 0), выше контакта с винтом (у = 0,0022 м) происходит теплопроводность, тепло снизу, верх в расплаве, температура с обеих сторон имеет тенденцию к снижению, образуя вогнутую температурную кривую. С увеличением скорости винта, скорость увеличивается, время нагрева в бегунке уменьшается, и температура снижается с увеличением числа оборотов. Как показано на фиг.. 6, кажущаяся вязкость расплава сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением высоты спирали, В отличие от температурной кривой, кажущаяся вязкость является самой низкой в ​​верхней части самой высокой температуры плавления, и кажущаяся вязкость является самой высокой в ​​середине самой низкой температуры расплава. С увеличением скорости винта, кажущаяся вязкость расплава все выше и выше, и кажущаяся однородность вязкости уменьшается. Видно, что кажущаяся вязкость расплава ПП обратно пропорциональна температуре., что показывает точность моделирования.

Это видно из рисунка 6 что вязкость не фиксирована в моделировании Fluent, поэтому берем среднюю вязкость на выходе из секции гомогенизации при x = 0.01 здесь, потому что вязкость здесь меняется через сравнение данных.

Вязкость, наиболее близкая к теоретическому расчету.

2.2 Измерение и анализ пластифицирующей способности

После предварительного нагрева литьевой машины, полипропиленовое сырье помещается в воронку для пластичности. Параметры скорости вращения шнека установлены на 120,140,160,180 об/мин, температура гомогенизированной секции установлена ​​на уровне 220 ° C, а давление расплава в секции гомогенизации устанавливается на уровне 1.2 МПа. Время хранения t при каждой частоте вращения фиксируется секундомером., а затем устанавливается пустой канал.

После инъекции, после охлаждения инъекции, собирается и измеряется масса впрыска m, а реальная пластифицирующая способность mps получается при mps = 1000м/т.. Результаты сравнения с теоретической пластифицирующей способностью mpt в тех же условиях представлены на рис.. 7.

Фигура 7 показывает, что теоретическая пластифицирующая способность и скорость шнека приближаются к функции

С увеличением скорости винта, повышается пластифицирующая способность шнека, и собственно шуруп

Пластифицирующая способность стержня ниже теоретической пластифицирующей способности., реальная пластифицирующая способность термопластавтомата при скорости 120 ~ 180 рад / мин составляет 82% ~ 86% теоретической пластифицирующей способности, что указывает на то, что пластифицирующая способность шнека машины для литья под давлением выше среднего уровня. 2.3 Анализ ошибок

Существуют различия между фактической пластифицирующей способностью и теоретической пластифицирующей способностью шнека., не более чем эти точки: 1) часть материала образует расплавленную пленку в процессе пластификации, приводит к утечке материала; 2) Утечка спирального давления не учитывалась при теоретическом анализе пластифицирующей способности., из-за чего некоторые материалы оставались на краю спирали. 3) В дополнение к теплу, передаваемому нагревателем ствола, материал больше от тепла сдвига винта и трения между материалами, в результате термического разложения части материала.

С увеличением скорости винта, фактическая пластифицирующая способность замедляется, есть следующие моменты: 1) С увеличением скорости винта, теплота сдвига винта увеличивается, в результате термического разложения части материала; 2) Повышение температуры снижает вязкость материала., увеличивает обратное давление, тормозит продвижение материала, и замедляет фактическую энергию пластификации.

Заключение С увеличением глубины резьбового паза, однородность температуры и кажущаяся вязкость уменьшились, и пластифицирующая способность повышена, но точность качества продукции снизилась. Пластифицирующая способность увеличивается с увеличением скорости шнека., но однородность температуры и кажущаяся вязкость снижались с увеличением скорости шнека. Повышение температуры шнека помогает добиться однородности кажущейся вязкости и повысить точность качества продукта.; Для обеспечения качества продукции и повышения эффективности производства, глубина, температура и скорость шнека должны быть оптимизированы.