Hulumtimi mbi efektin e shpejtësisë së rrotullimit të vidave të makinës së derdhur me injeksion në aftësinë plastifikuese dhe viskozitetin e dukshëm

0 Prezantimi

Makina e derdhur me injeksion është pajisja kryesore për formimin e plastikës, kryesisht nga sistemi i injektimit.Sistemi, sistemi i shtrëngimit, sistemi elektrik i kontrollit, sistemi i lubrifikimit, sistemi i transmetimit hidrostatik,Sistemi i ngrohjes dhe ftohjes, sistemi i monitorimit të sigurisë, etj. Për të përmirësuar cilësinë e produktit Sasia, efikasiteti i prodhimit, reduktimin e konsumit të energjisë, njerëzit kanë kryer kërkime të thelluara mbi të. Hulumtimi mbi makinat e derdhjes me injeksion është i shumëanshëm, duke përfshirë sistemin e kontrollit elektrik.Transformimi inteligjent.Shërvo transformimi i sistemit të transmetimit Kursimi i energjisë i sistemit të ngrohjes dhe ftohjesReforma.Transformimi i strukturës së vidhave të aftësisë plastikuese. Vidhosja është thelbi i komponentëve të zemrës së makinës së derdhjes me injeksion, parametrat e të cilit përcaktojnë vëllimin e injektimit të makinës së injektimit, studiuesit kanë studiuar Më shumë. Sa më mirë uniformiteti plastikues i vidës përfaqëson saktësinë e përsëritjes së produktit. Sa më e lartë të jetë saktësia e matjes, parametri i performancës së uniformitetit plastikues është viskoziteti i dukshëm. Ku modifikimi i strukturës së vidës ndihmon në uljen e viskozitetit të dukshëm të shkrirjes, vidhën.

Kapaciteti përcaktohet nga struktura e vidës dhe shpejtësia e vidës, presioni, shpejtësia, temperatura, etj.Është parametri kryesor për të matur performancën e vidës. Wang Xish Shkrirja e vidhos së injektimit Transporti i trupit u analizua teorikisht. Li Zhenget Efektet e temperaturës dhe presionit të kundërt në kërmilliNdikimi i aftësisë plastifikuese të shufrës. Kapaciteti plastikues përfaqëson efikasitetin e prodhimit të makinës së derdhjes me injeksion,Është e nevojshme të përmirësohet aftësia plastifikuese e vidës për përfitimet ekonomike të ndërmarrjeve.

Aftësia plastikuese e shufrës i referohet cilësisë së materialeve të plastifikuara për njësi të kohës së vidës së makinës së derdhur me injeksion. Cilësia e ruajtjes së materialit përcaktohet nga dhoma matëse, dhe dalja e seksionit të homogjenizimit të vidës Lidhur me dhomën matëse, mund të matet vëllimi në dalje të seksionit homogjenizues të vidës. Aftësia plastikuese e vidës u përcaktua nga shpejtësia e kalimit. Në përzgjedhjen e materialeve, viskoziteti ndikohet shumë nga shpejtësia e prerjes dhe temperaturaShkalla e ndjeshmërisë së ulët të polipropilenit për të lehtësuar zbulimin dhe vëzhgimin e rezultateve eksperimentale. Ky punimFusha e rrjedhjes së shkrirjes PP në seksionin homogjenizues të vidës është analizuar nga softueri Fluent.

Përdorimi i metodës kërkimore të kombinimit të eksperimentit dhe analizës teorike, rrotullimi i vidës

Efektet e thellësive të ndryshme të vidhave në temperaturë, viskoziteti i dukshëm, shpejtësia dhe aftësia plastikuese Shpejtësia vëllimore e kalimit në daljen e seksionit të homogjenizimit të vidhave është analizuar për të optimizuar parametrat e procesit të prodhimit të makinës së derdhjes me injeksion të shpejtësisë së vidës.

1 Analiza teorike Në këtë punim, homogjenizimi i makinës së derdhjes me injeksion plastik LYH680 është simuluar nga Fluent.Seksioni i lëngut të tubit, vendosni shpejtësi të ndryshme të vidhave, Analiza e seksionit të homogjenizimit të tubit Është përftuar shkalla vëllimore e tranzitit në daljen e seksionit të homogjenizimit të lëngut propileni. Viskoziteti i dukshëm i shkrirjes PP dhe aftësia plastifikuese e vidës janë hetuar. Faza e makinës së derdhjes me injeksion Parametrat përkatës janë: gjatësia e seksionit të homogjenizuar të vidës është 80 mm, dhe temperatura e fuçisë në seksionin homogjenizues vendoset në 220 C, presioni i shkrirjes në seksionin homogjenizues është 1.5 MPa, dhe thellësia e brazdës së vidës është 2.2Mm, këndi i vidhos është 17.66 °, raporti gjatësi-diametër i vidës është 19.6, diametri i vidës 32 mm; Dendësia e shkrirjes së polipropilenit (PP) ishte 770 kg / m3Pika e shkrirjes është 170 °C, koeficienti i përçueshmërisë termike të shkrirjes është 0,182 W / (m · °C), dhe raporti i shkrirjes Kapaciteti i nxehtësisë së 2900 J / (kg · C), viskoziteti i shkrirjes së 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·s (463 K)/250 Pa·s (473 K)。 Në inxhinieri praktike, konsideroni lëngunDendësia ndryshon pak për shkak të faktit se polimeri i shkrirë prehet në makinën e derdhjes me injeksion kur formohet paraprakisht. Shpejtësia e prerjes është më e vogël se 10-3 m / s, në të cilën kohë shkrirja ndodhet në rajonin reologjik jonjutonian të parë Në këtë rajon, polimeri i shkrirë mund të konsiderohet si një lëng Njutonian, kështu që shkrirja PP konsiderohet si një lëng laminar i Njutonit i pakompresueshëm në analizën e provës teorike dhe eksperimentale..

• Krijimi i sistemit të koordinatave

Kanali origjinal rrotullues nëpër të cilin kalon materiali shtrihet në një kanal kuboid,Modeli i hapësirës tredimensionale i ndërtuar nga origjina është paraqitur në figurë 1 te Figura 3.

1.2 Vendosja e ekuacionit qeverisës të lëngjeve (Phi) + div (p f) = div (γ gradphi) + S. (1) Ku φ është një ndryshore fizike e përgjithësuar; Koeficienti i përgjithësuar i difuzionit që korrespondon me ph; S është një term i përgjithësuar burimor.

Sipas metodës Guangyi, Ekuacioni i ruajtjes së masës dhe momentit vendoset në hyrje të seksionit të homogjenizimit të rrafshit x-y (z = 0).

dV

r

Z = – të Pb + π F + d V.

(2) Në formulën dt: rho është dendësia e shkrirjes, kg / m3; Vz është shpejtësia e rrjedhës në drejtimin z, m / s, duke hyrë në brazdë spirale në rajonin e homogjenizimit; F është nxitimi i gravitetit, m / s2; Pb është presion i kundërt, Pa; Është viskoziteti i shkrirjes,

Pa·s; T për kohën, s; ▽ është Hamiltonian，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Ekuacioni (2) është ekuacioni i ekuilibrit të momentit (ekuacioni N-S) të lëngut viskoz, lëngu në brazdë spirale konsiderohet si rrjedhje izotermike; Fushat e viskozitetit dhe densitetit janë uniforme. Gjerësia e brazdës spirale është shumë më e madhe se thellësia e brazdës spirale, dhe efekti i murit anësor të vidës nuk merret parasysh. Shkrirja rrjedh plotësisht përgjatë kanalit të vidhos, duke injoruar efektin e rrjedhës së hyrjes dhe daljes, por duke marrë parasysh efektin e presionit të kundërt të kundërt. Ekuacioni N-S thjeshtohet nga kushtet e mësipërme:

2

dp

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

Integroni y dy herë dhe jepni kushte kufitare (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). Përftohet funksioni i gjendjes së shpërndarjes së shpejtësisë së rrjedhës në drejtim të shkrirjes, kjo eshte

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2dhe × Lsintheta. (4)

Ku h është thellësia e brazdës së vidës në seksionin e homogjenizimit, m; Këndi i spirales së vidës, (°); L është gjatësia e segmentit të homogjenizuar, m; N është shpejtësia e vidës, r a d / m i n; D është diametri i drejtë i shufrës së vidës, m.

1.3 Llogaritja e kapacitetit teorik plastifikues

Zëvendësimi i barazimit. (4) në ekuacionin e përkufizimit të rrjedhës, Q = WhVz = π DhVzsintetizues, jep

22 32

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

Katrani. (5) 120 12 L ku: W është gjerësia e seksionit të lëngut, m; MPT është plastika teorike e makinerisë së derdhur me injeksion plastik të tipit vidë

Kapaciteti kimik, kg / s; Q është shpejtësia e kalimit të vëllimit të seksionit të homogjenizimit të shkrirjes, m3 / s. Përmes ekuacionit (5), mund të shihet se aftësia plastifikuese e vidës ndikohet nga një sërë parametrash të procesit si diametri i vidës, këndi i brazdës së vidës, presioni i shkrirjes dhe thellësia e brazdës së vidës. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e vidës, aq më e fortë është aftësia plastifikuese; Kur viskoziteti i dukshëm i shkrirjes rritet, aftësia plastifikuese e vidës rritet.

Rezultatet eksperimentale dhe analiza simuluese

2.1 Analiza dhe rezultatet e simulimit

1) Kushtet për analizën simuluese.

Fytyra fundore e hyrjes: nga funksioni i gjendjes së shpërndarjes së shpejtësisë në drejtimin z të shkrirjes (të tilla si (4)), shpejtësia në hyrje të seksionit homogjenizues ndryshon me vlerën y. Tani N = 120, 140, 160, 180 rad / min zëvendësohen përkatësisht në Vz, dhe shpejtësia fillestare e simuluar përgjatë drejtimit spirale në hyrje të seksionit të homogjenizimit përcaktohet përmes përcaktimit të funksionit të Fluent me gjuhën e vet programuese UDF, kjo eshte, shpejtësia fillestare në kushte të simuluara dhe të matura; Sepse presioni i shkrirjes në hyrje është shumë më i ulët se presioni i kokës së vidës, presioni në hyrje të seksionit të homogjenizimit është 0; Sipas parametrave të procesit të materialit dhe pajisjeve PP, the

Temperatura e shkrirjes është vendosur në 465 K. Muret anësore të majta dhe të djathta: avioni y-z (x = 0), (x barazohet 3.2 × 10-2 m) si segmente homogjenizimi

Dy anët e murit të brazdës së vidhos janë vendosur si mure që nuk rrëshqasin, dhe temperatura e shkrirjes është temperatura e vidës, e cila është vendosur në 473 K sipas karakteristikave të materialit PP dhe gjendjes aktuale të pajisjes.

Muret anësore të sipërme dhe të poshtme: aeroplan x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) si anët e poshtme dhe të sipërme të brazdës së vidës së seksionit të homogjenizimit, ana e poshtme konsiderohet si një mur që nuk rrëshqet, temperatura e shkrirjes është temperatura e vidës, dhe temperatura është vendosur në 473 K sipas karakteristikave materiale të PP dhe gjendjes aktuale të pajisjes; Ana e sipërme e brazdës së vidës në seksionin e homogjenizimit është sipërfaqja e kontaktit të shkrirjes dhe fuçisë, shpejtësia e rrjedhjes së shkrirjes është maksimumi, dhe temperatura e shkrirjes është e barabartë me temperaturën e ngrohësit të fuçisë, e cila është vendosur në 493 K sipas kushteve të prodhimit të materialit PP.

Fytyra fundore e daljes: rrafshi x-y (z = 0.264 m) si dalje e seksionit të homogjenizimit, miratohet kufiri i daljes së presionit, ku presioni është i kundërt me drejtimin z, dhe presioni është vendosur që të përputhet me pajisjet eksperimentale për analizë dhe krahasim të lehtë, dhe presioni i kundërt është vendosur në -1.2 MPa.

• Rezultatet e analizës së simulimit

Për x = 0.01, diagrami i kurbës së shpejtësisë, temperatura dhe viskoziteti në dalje të seksionit të homogjenizimit në funksion të thellësisë së brazdës spirale është paraqitur në figurat 4 te 6.

Mund ta shohim nga Figura 4 që me rritjen e shpejtësisë së vidës, rritet edhe shpejtësia e seksionit të homogjenizimit në dalje, me rritjen e thellësisë së brazdës së vidës, shpejtësia fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet, e cila është për shkak të forcës prerëse dhe viskozitetit në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të brazdës së vidës, në përputhje me lëngun polimer në pllakë.

Ndryshimet ndërmjet. Siç mund ta shohim nga Figura 4, me rritjen e shpejtësisë së vidës, Shpejtësia në dalje të seksionit homogjenizues gjithashtu rritet. Me rritjen e thellësisë së brazdës, shpejtësia fillimisht zvogëlohet dhe më pas rritet. Kjo është për shkak të forcës së madhe prerëse dhe viskozitetit në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të brazdës, që është në përputhje me ndryshimin e lëngut polimer ndërmjet pllakave. Ndryshimi i temperaturës në drejtimin radial siç tregohet në Fig. 5. Shkrirja e PP është në kontakt me vidën në fund (y = 0), sipër kontaktit me vidën (y = 0,0022m) ndodh përcjellja e nxehtësisë, ngrohje nga fundi, e sipërme në shkrihet, temperatura nga të dyja anët ka tendencë rënëse, duke formuar një kurbë konkave të temperaturës. Me rritjen e shpejtësisë së vidës, shpejtësia rritet, koha e ngrohjes në vrapues zvogëlohet, dhe temperatura zvogëlohet me rritjen e numrit të rrotullimeve. Siç tregohet në Fig. 6, viskoziteti i dukshëm i shkrirjes së pari rritet dhe më pas zvogëlohet me rritjen e lartësisë së spirales, Ndryshe nga kurba e temperaturës, viskoziteti i dukshëm është më i ulëti në majë të temperaturës më të lartë të shkrirjes, dhe viskoziteti i dukshëm është më i larti në mes të temperaturës më të ulët të shkrirjes. Me rritjen e shpejtësisë së vidës, viskoziteti i dukshëm i shkrirjes është gjithnjë e më i lartë, dhe uniformiteti i viskozitetit të dukshëm zvogëlohet. Mund të shihet se viskoziteti i dukshëm i shkrirjes PP është në përpjesëtim të zhdrejtë me temperaturën, që tregon saktësinë e simulimit.

Mund të shihet nga Figura 6 që viskoziteti nuk është i fiksuar në simulimin Fluent, pra marrim viskozitetin mesatar në dalje të seksionit të homogjenizimit në x = 0.01 këtu, sepse viskoziteti këtu ndryshon përmes krahasimit të të dhënave.

Viskoziteti që është më i afërt me llogaritjen teorike.

2.2 Matja dhe analiza e kapacitetit plastikues

Pas ngrohjes paraprake të makinës së derdhjes me injeksion, lënda e parë e polipropilenit futet në hinkë për plasticitet. Parametrat e shpejtësisë rrotulluese të vidës janë vendosur në 120,140,160,180 rpm, temperatura e seksionit të homogjenizuar vendoset në 220 °C, dhe presioni i shkrirjes në seksionin homogjenizues vendoset në 1.2 MPa. Koha e ruajtjes t në çdo shpejtësi rrotulluese regjistrohet me një kronometër, dhe më pas vendoset furnizimi bosh.

Pas injektimit, pasi të jetë ftohur injeksioni, mblidhet dhe matet masa m e injektimit, dhe aftësia aktuale e plastifikimit mps përftohet nga mps = 1000m/t. Rezultatet e krahasimit me aftësinë teorike plastifikuese mpt në të njëjtat kushte janë paraqitur në Fig. 7.

Figura 7 tregon se kapaciteti teorik plastifikues dhe shpejtësia e vidës së vidës përafrojnë një funksion

Me rritjen e shpejtësisë së vidës, aftësia plastifikuese e vidës është rritur, dhe vidhosja aktuale

Aftësia e plastifikimit të shufrës është më e ulët se aftësia teorike e plastifikimit, aftësia aktuale e plastifikimit të makinës së derdhjes me injeksion me shpejtësinë e 120 ~ 180 rad / llogaritë min për 82% ~ 86% të aftësisë teorike plastifikuese, që tregon se aftësia e plastikës së vidave të makinës së derdhjes me injeksion është mbi nivelin mesatar. 2.3 Analiza e gabimeve

Ka dallime midis aftësisë aktuale të plastifikimit dhe aftësisë teorike të plastifikimit të vidës, asgjë më shumë se këto pika: 1) një pjesë e materialit formon një film të shkrirë gjatë procesit të plastifikimit, duke rezultuar në rrjedhje të materialit; 2) Rrjedhja e presionit spirale nuk u konsiderua në analizën teorike të aftësisë plastifikuese, gjë që bëri që disa materiale të qëndronin në buzë spirale. 3) Përveç nxehtësisë që transmetohet nga ngrohësi i fuçisë, materiali është më shumë nga nxehtësia e prerjes së vidës dhe fërkimi ndërmjet materialeve, që rezulton në zbërthimin termik të një pjese të materialit.

Me rritjen e shpejtësisë së vidës, aftësia aktuale e plastifikimit po ngadalësohet, ka pikat e mëposhtme: 1) Me rritjen e shpejtësisë së vidës, nxehtësia e prerjes së vidës po rritet, që rezulton në zbërthimin termik të një pjese të materialit; 2) Rritja e temperaturës zvogëlon viskozitetin e materialit, rrit presionin e kundërt, pengon ecurinë e materialit, dhe bën që energjia aktuale e plastifikimit të ngadalësohet.

Përfundim Me rritjen e thellësisë së brazdës së vidës, uniformiteti i temperaturës dhe viskoziteti i dukshëm u ul, dhe aftësia plastifikuese u rrit, por saktësia e cilësisë së produktit u ul. Aftësia plastikuese u rrit me rritjen e shpejtësisë së vidës, por uniformiteti i temperaturës dhe viskoziteti i dukshëm zvogëloheshin me rritjen e shpejtësisë së vidës. Rritja e temperaturës së vidës ndihmon në promovimin e uniformitetit të viskozitetit të dukshëm dhe përmirësimin e saktësisë së cilësisë së produktit; Për të siguruar cilësinë e produktit dhe për të përmirësuar efikasitetin e prodhimit, thellësia, temperatura dhe shpejtësia e vidës duhet të optimizohen.