Raziskave o vplivu hitrosti vrtenja vijaka stroja za brizganje na sposobnost plastificiranja in navidezno viskoznost

0 Uvod

Stroj za brizganje plastike je glavna oprema za oblikovanje plastike, predvsem po sistemu vbrizgavanja.Sistem, vpenjalni sistem, električni nadzorni sistem, mazalni sistem, hidrostatični prenosni sistem,Sistem ogrevanja in hlajenja, varnostni nadzorni sistem, itd. Za izboljšanje kakovosti izdelka, učinkovitost proizvodnje, zmanjšanje porabe energije, ljudje so o tem izvedli poglobljene raziskave. Raziskave strojev za brizganje so večplastne, vključno z električnim nadzornim sistemom. Inteligentna transformacija. Servo transformacija prenosnega sistema Varčevanje z energijo ogrevalnega in hladilnega sistema Reforma. Transformacija vijačne strukture plastifikacijske sposobnosti. Vijak je jedro komponent stroja za brizganje Heart, katerih parametri določajo volumen vbrizga brizgalke, raziskovalci so preučevali Več. Boljša enakomernost plastificiranja vijaka predstavlja natančnost ponavljanja izdelka. Večja je merilna natančnost, parameter učinkovitosti enakomernosti plastificiranja je navidezna viskoznost. Pri čemer modifikacija vijačne strukture pomaga zmanjšati navidezno viskoznost taline, vijak.

Kapaciteta je določena s strukturo polža in hitrostjo polža, pritisk, hitrost, temperaturo, itd. Je glavni parameter za merjenje zmogljivosti vijaka. Wang Xish Taljenje brizgalnega vijaka Transport telesa je bil teoretično analiziran. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. Zmogljivost plastificiranja predstavlja učinkovitost proizvodnje strojev za brizganje,Za gospodarske koristi podjetij je treba izboljšati sposobnost plastificiranja vijaka.

Sposobnost plastificiranja palice se nanaša na kakovost plastificiranih materialov na enoto časa vijaka stroja za brizganje. Kakovost shranjevanja materiala določa dozirna komora, in izhod iz vijačnega homogenizacijskega dela, ki je povezan z merilno sobo, prostornino na izhodu iz sekcije za homogenizacijo polža je mogoče izmeriti. Sposobnost plastifikacije polža je bila določena s hitrostjo prepustnosti. Pri izbiri materialov, na viskoznost močno vplivata strižna hitrost in temperatura Stopnja nizke občutljivosti polipropilena za lažjo detekcijo in opazovanje eksperimentalnih rezultatov. Ta dokument Polje pretoka taline PP v homogenizacijskem delu polža analizira programska oprema Fluent.

Uporaba raziskovalne metode združevanja eksperimenta in teoretične analize, vrtenje vijaka

Vpliv različnih globin vijakov na temperaturo, navidezna viskoznost, hitrost in sposobnost plastificiranja Volumetrična prepustnost na izhodu iz vijačnega homogenizacijskega odseka je analizirana za optimizacijo hitrosti vijačenja proizvodnih parametrov stroja za brizganje.

1 Teoretična analiza V tem prispevku, homogenizacijo stroja za brizganje plastike LYH680 simulira Fluent.Section of pipe fluid, nastavite drugačno hitrost vijaka, analiza homogenizacijskega odseka cevi Dobljena je volumetrična hitrost prehoda na izstopu iz homogenizacijskega odseka propilenske tekočine. Raziskani sta bili navidezna viskoznost taline PP in plastifikacijska sposobnost vijaka. Faza stroja za brizganje Ustrezni parametri so: dolžina homogeniziranega dela vijaka je 80 mm, in temperatura soda v homogenizacijskem delu je nastavljena na 220 C, tlak taline v homogenizacijskem delu je 1.5 MPa, in globina utora vijaka je 2,2 mm, vijak vijak kot je 17.66 °, razmerje med dolžino in premerom vijaka je 19.6, premer vijaka 32 mm; Gostota taline polipropilena (PP) je bil 770 kg / m3 Tališče je 170 °C, koeficient toplotne prevodnosti taline je 0,182 W / (m · °C), in razmerje talineToplotna kapaciteta 2900 J / (kg · C), viskoznost taline od 421 oče · s (453 K / 320)oče·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 V praktičnem inženirstvu, upoštevajte tekočino. Gostota se malo spremeni zaradi dejstva, da se staljeni polimer striže v stroju za brizganje, ko je predhodno oblikovan. Strižna hitrost je manjša od 10-3 m / s, takrat se talina nahaja v ne-newtonskem reološkem območju prvega V tem območju, taljeni polimer lahko obravnavamo kot newtonsko tekočino, zato se talina PP v teoretični in eksperimentalni analizi preskusov obravnava kot nestisljiva laminarna Newtonova tekočina.

• Vzpostavitev koordinatnega sistema

Prvotni rotacijski kanal, skozi katerega prehaja material, se raztegne v kvadar,Tridimenzionalni prostorski model, izdelan iz izvora, je prikazan na sliki 1 na Slika 3.

1.2 Vzpostavitev enačbe upravljanja tekočine (Phi) + div (p f) = div (γ diplomi) + S. (1) Kjer je φ posplošena fizična spremenljivka; Splošni difuzijski koeficient, ki ustreza phi; S je posplošen izvorni izraz.

Po metodi Guangyi, enačba ohranitve mase in gibalne količine je določena na vstopu v homogenizacijski odsek ravnine x-y (z = 0).

dV

r

Z = – Pb + π F + d V.

(2) V formuli dt: rho je gostota taline, kg / m3; Vz je hitrost toka v smeri z, m / s, vstop v spiralni utor v območju homogenizacije; F je gravitacijski pospešek, m / s2; Pb je protitlak, oče; Je viskoznost taline,

oče·s; T za čas, s; ▽ je Hamiltonian，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Enačba (2) je enačba ravnotežja gibalne količine (N-S enačba) viskozne tekočine, tekočina v spiralnem utoru se obravnava kot izotermni tok; Polji viskoznosti in gostote sta enakomerni. Širina spiralnega utora je veliko večja od globine spiralnega utora, in učinek stranske stene vijaka je zanemarjen. Talina v celoti teče vzdolž vijačnega kanala, neupoštevanje učinka pretoka dovoda in odvoda, ampak ob upoštevanju učinka obratnega protitlaka. Enačba N-S je poenostavljena z zgornjimi pogoji:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Dvakrat integrirajte y in podajte robne pogoje (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Dobljena je funkcija stanja porazdelitve hitrosti toka v smeri taline, to je

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2in × Lsintheta. (4)

Kjer je h globina utora vijaka v homogenizacijskem odseku, m; Kot vijačnice vijaka, (°); L je dolžina homogeniziranega segmenta, m; N je hitrost vijaka, r a d / m i n; D je ravni premer vijačne palice, m.

1.3 Izračun teoretične zmogljivosti plastificiranja

Zamenjava enačbe. (4) v enačbo za definicijo toka, Q = WhVz = π DhVzsintetizator, daje

22 32

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

Višina tona. (5) 120 12 L kje: W je širina tekočega odseka, m; MPT je teoretični vijačni stroj za brizganje plastike

Kemična zmogljivost, kg / s; Q je prostorninska hitrost odseka za homogenizacijo taline, m3 / s. Skozi enačbo (5), razvidno je, da na plastifikacijsko sposobnost vijaka vplivajo različni procesni parametri, kot je premer vijaka, kot utora vijaka, tlak taline in globina utora vijaka. Večja je hitrost vijaka, močnejša je plastifikacijska sposobnost; Ko se navidezna viskoznost taline poveča, plastifikacijska sposobnost vijaka se poveča.

Eksperimentalni rezultati in simulacijska analiza

2.1 Analiza in rezultati simulacije

1) Pogoji za analizo simulacije.

Končna stran vstopa: iz funkcije stanja porazdelitve hitrosti v smeri z taline (kot naprimer (4)), hitrost na vstopu v homogenizacijski odsek se spreminja z vrednostjo y. Zdaj je N = 120, 140, 160, 180 rad / min nadomestijo v Vz, in začetna simulirana hitrost vzdolž spiralne smeri na vstopu v homogenizacijski odsek je določena z definicijo funkcije Fluent z lastnim programskim jezikom UDF, to je, začetna hitrost v simuliranih in izmerjenih pogojih; Ker je tlak taline na vstopu veliko nižji od tlaka glave vijaka, tlak na vstopu v homogenizacijsko sekcijo je 0; Glede na procesne parametre PP materiala in opreme, the

Temperatura taline je nastavljena na 465 K. Leva in desna stranska stena: ravnina y-z (x = 0), (x je enako 3.2 × 10-2 m) kot homogenizacijske segmente

Obe strani stene z utorom za vijake sta nastavljeni kot nedrseči steni, in temperatura taline je temperatura vijaka, ki je nastavljena na 473 K glede na značilnosti materiala PP in dejansko stanje opreme.

Zgornje in spodnje stranske stene: ravnina x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) kot spodnja in zgornja stran vijačnega utora homogenizacijskega odseka, spodnja stran velja za nedrsečo steno, temperatura taline je temperatura vijaka, in temperatura je nastavljena na 473 K glede na lastnosti materiala PP in dejansko stanje opreme; Zgornja stran utora vijaka v homogenizacijskem delu je kontaktna površina taline in cevi, pretok taline je največji, temperatura taline pa je enaka temperaturi grelnika cevi, ki je nastavljena na 493 K glede na proizvodne pogoje materiala PP.

Izhodna končna stran: ravnina x-y (z = 0.264 m) kot izhod iz homogenizacijskega dela, sprejeta je meja tlačnega izhoda, kjer je tlak nasproten smeri z, in tlak je nastavljen tako, da ustreza eksperimentalni opremi za enostavno analizo in primerjavo, protitlak pa je nastavljen na -1.2 MPa.

• Rezultati simulacijske analize

Za x = 0.01, diagram krivulje hitrosti, temperatura in viskoznost na izhodu iz homogenizacijskega odseka kot funkcija globine spiralnega utora je prikazana na slikah 4 do 6.

Iz slike lahko vidimo 4 da s povečanjem hitrosti polža, poveča se tudi hitrost homogenizacijske sekcije na izhodu, s povečevanjem globine utora vijaka, hitrost se najprej zmanjša in nato poveča, ki je posledica strižne sile in viskoznosti na zgornji in spodnji površini utora vijaka, v skladu s polimerno tekočino v plošči.

Spremembe med. Kot lahko vidimo iz slike 4, s povečanjem hitrosti vijaka, Poveča se tudi hitrost na izstopu iz homogenizacijskega dela. S povečevanjem globine utora, hitrost se najprej zmanjša in nato poveča. To je posledica velike strižne sile in viskoznosti na zgornji in spodnji površini utora., kar je skladno s spremembo polimerne tekočine med ploščami. Sprememba temperature v radialni smeri, kot je prikazano na sl. 5. Talina PP je v stiku z vijakom na dnu (y = 0), nad stikom z vijakom (y = 0,0022 m) pride do toplotne prevodnosti, toplote od spodaj, zgornji del v talino, temperatura z obeh strani navznoter pada, tvorijo konkavno temperaturno krivuljo. S povečanjem hitrosti vijaka, hitrost se poveča, čas ogrevanja v tekaču se zmanjša, in temperatura pada s povečanjem števila vrtljajev. Kot je prikazano na sl. 6, navidezna viskoznost taline najprej narašča, nato pa pada z naraščanjem višine spirale, V nasprotju s temperaturno krivuljo, navidezna viskoznost je najnižja na vrhu najvišje temperature taline, in navidezna viskoznost je največja na sredini najnižje temperature taline. S povečanjem hitrosti vijaka, navidezna viskoznost taline je čedalje večja, in navidezna enakomernost viskoznosti se zmanjša. Vidimo lahko, da je navidezna viskoznost taline PP obratno sorazmerna s temperaturo, ki prikazuje natančnost simulacije.

Razvidno je iz slike 6 da viskoznost v simulaciji Fluent ni fiksna, zato vzamemo povprečno viskoznost na izhodu iz homogenizacijskega odseka pri x = 0.01 tukaj, ker se viskoznost tukaj spreminja s primerjavo podatkov.

Viskoznost, ki je najbližja teoretičnemu izračunu.

2.2 Merjenje in analiza zmogljivosti plastificiranja

Po predgretju stroja za brizganje, polipropilenska surovina se da v lij za plastičnost. Parametri hitrosti vrtenja vijaka so nastavljeni na 120,140,160,180 vrtljajev na minuto, temperaturo homogeniziranega odseka nastavimo na 220 °C, in tlak taline v homogenizacijskem delu je nastavljen na 1.2 MPa. Čas shranjevanja t pri vsaki hitrosti vrtenja se zabeleži s štoparico, in nato je nastavljen prazen vir.

Po injiciranju, potem ko se injekcija ohladi, masa m injekcije se zbere in izmeri, dejanska sposobnost plastificiranja mps pa je izračunana z mps = 1000 m/t. Rezultati primerjave s teoretično sposobnostjo plastificiranja mpt pri enakih pogojih so prikazani na sl. 7.

Slika 7 kaže, da sta teoretična zmogljivost plastificiranja in hitrost vijaka približno enaki funkciji

S povečanjem hitrosti vijaka, izboljšana je plastifikacijska sposobnost vijaka, in dejanski vijačni vijak

Sposobnost plastificiranja palice je nižja od teoretične sposobnosti plastificiranja, dejanska sposobnost plastificiranja stroja za brizganje pri hitrosti 120 ~ 180 rad / min računov za 82% ~ 86% teoretične plastifikacijske sposobnosti, kar kaže, da je sposobnost plastificiranja vijakov stroja za brizganje nadpovprečna. 2.3 Analiza napak

Obstajajo razlike med dejansko plastifikacijsko sposobnostjo in teoretično plastifikacijsko sposobnostjo vijaka, nič več kot te točke: 1) del materiala med postopkom plastificiranja tvori staljen film, kar povzroči puščanje materiala; 2) Puščanje spiralnega tlaka ni bilo upoštevano v teoretični analizi plastifikacijske sposobnosti, zaradi česar so nekateri materiali ostali na spiralnem robu. 3) Poleg toplote, ki jo prenaša grelec soda, material je bolj posledica strižne toplote vijaka in trenja med materiali, kar povzroči termično razgradnjo dela materiala.

S povečanjem hitrosti vijaka, dejanska sposobnost plastificiranja se upočasnjuje, obstajajo naslednje točke: 1) S povečanjem hitrosti vijaka, strižna toplota vijaka narašča, kar povzroči termično razgradnjo dela materiala; 2) Povišanje temperature zmanjša viskoznost materiala, poveča povratni tlak, ovira napredovanje materiala, in povzroči upočasnitev dejanske energije plastificiranja.

Zaključek S povečanjem globine utora vijaka, enakomernost temperature in navidezna viskoznost sta se zmanjšali, in sposobnost plastificiranja se je povečala, vendar se je natančnost kakovosti izdelka zmanjšala. Sposobnost plastificiranja se je povečala z večanjem hitrosti vijaka, vendar sta se enakomernost temperature in navidezna viskoznost zmanjšali s povečanjem hitrosti polža. Zvišanje temperature vijaka pomaga spodbujati navidezno enakomernost viskoznosti in izboljša natančnost kakovosti izdelka; Da bi zagotovili kakovost izdelkov in izboljšali učinkovitost proizvodnje, globina, temperaturo in hitrost vijaka je treba optimizirati.