Forskning om effekten av skruvrotationshastigheten hos formsprutningsmaskinen på mjukningsförmåga och skenbar viskositet

0 Introduktion

Formsprutningsmaskin är huvudutrustningen för plastformning, huvudsakligen av injektionssystemet. System, klämsystem, elektrisk kontrollsystem, smörjsystem, hydrostatisk överföringssystem,Värme- och kylsystem, säkerhetsövervakningssystem, etc. För att förbättra produktkvaliteten, produktionseffektivitet, minska energiförbrukningen, Människor har genomfört djupgående forskning om IT. Forskningen om injektionsmålmaskiner är mångfacetterad, inklusive det elektriska styrsystemet. Intelligent transformation.. Skruven är kärnan i formsprutningsgjutningsmaskinens komponenter, vars parametrar bestämmer injektionsvolymen för injektionsmaskinen, Forskare har studerat mer. Desto bättre är skruvens mjukgörande enhetlighet representerar produktens upprepningsnoggrannhet. Ju högre mätnoggrannhet, Prestandaparametern för mjukgöring är uppenbar viskositet. Där i modifieringen av skruvstrukturen hjälper till att minska den uppenbara viskositeten hos smältan, skruven.

Kapaciteten bestäms av skruvstrukturen och skruvhastigheten, tryck, hastighet, temperatur, etc.Det är huvudparametern för att mäta skruvens prestanda. Wang Xish Smältning av injektionsskruvKroppens transport analyserades teoretiskt. Li Zhenget Effekterna av temperatur och ryggtryck på Snailinfluence of Rod Pasticizing Ability. Mjukgörande kapacitet representerar effektiviteten i formsprutningsmaskinproduktion,Det är nödvändigt att förbättra skruvens mjukgörande förmåga för företagens ekonomiska fördelar.

Rodens mjukgöringsförmåga hänvisar till kvaliteten på mjukgjorda material per enhetstid för formsprutningsgjutningsmaskinskruven. Kvaliteten på materiallagring bestäms av mätningskammaren, och utgången av skruvhomogeniseringssektionen med mätrummet, Volymen vid utloppet av den skruvhomogeniserande sektionen kan mätas. Skruvens mjukgöringsförmåga bestämdes av passfrekvensen. I valet av material, Viskositeten påverkas kraftigt av skjuvningshastigheten och temperaturens grad av låg känslighet för polypropen för att underlätta upptäckt och observation av experimentella resultat. Detta pappersflödesfält i PP -smältan i den homogeniserande avsnittet av skruven analyseras med flytande programvara.

Använda forskningsmetoden för att kombinera experiment och teoretisk analys, skruvrotationen

Effekter av olika skruvdjup på temperaturen, uppenbar viskositet, Hastighets- och mjukgöringsförmåga Volumetriska passfrekvens vid utloppet av skruvhomogeniseringssektionen analyseras för att optimera den hastigheten för formsprutning Maskinprocessprocessparametrar.

1 Teoretisk analys i detta dokument, Homogeniseringen av LYH680 -formsprutningsmaskin för plast simuleras av flytande. Avsnitt av rörvätska, Ställ in olika skruvhastighet, Analys av homogeniseringssektionen av pipethe volymetrisk transithastighet vid utloppet av propylenfluidhomogeniseringssektionen erhålls. Den uppenbara viskositeten hos PP -smältan och mjukgöringsförmågan hos skruv undersöktes undersöktes. Fas av formsprutningsmaskiner som är relevanta parametrar är: längden på den homogeniserade sektionen av skruven är 80 mm, och temperaturen på fatet i den homogeniserande avsnittet är inställningen vid 220 C, smälttrycket i den homogeniserande avsnittet är 1.5 MPa, Och djupet på skruvspåret är 2,2 mm, Skruvskruvvinkel är 17.66 °, Skruv längd-diameterförhållandet är 19.6, skruvdiameter32 mm; Smältdensiteten hos polypropen (Pp) var 770 kg / m3 smältpunkten är 170 ° C, Smältans värmeledningsförmåga är 0,182W / (m · ° C), och smältförhållandet kapacitet för 2900 J / (kg · C), smälta viskositeten hos 421 Pa · s (453 K / 320)Pa·S （463 K）/250 PA·S （473 K）。 Inom praktisk teknik, Tänk på vätskan tätheten förändras lite på grund av att den smälta polymeren är skjuvad i formsprutningsmaskinen när den är premolded. Shear -hastigheten är mindre än 10-3 m / s, vid vilken tidpunkt smälten ligger i den icke-Newtoniska reologiska regionen i den första i denna region, smältpolymeren kan betraktas som en Newtonian -vätska, Så PP -smältan betraktas som en inkomprimerbar laminär Newtons -vätska i den teoretiska och experimentella testanalysen.

• Etablering av koordinatsystemet

Den ursprungliga roterande kanalen genom vilken materialet passerar sträcks in i en kuboidkanal,Den tredimensionella rymdmodellen konstruerad av ursprunget visas i figuren 1 att lista ut 3.

1.2 Upprättandet av vätskegenär ekvation (φ) + div (fo) = div (y -grader) + S. (1) Där φ är en generaliserad fysisk variabel; Den generaliserade diffusionskoefficienten motsvarande PHI; S är en generaliserad källterm.

Enligt Guangyi -metoden, Ekvationen för bevarande av massa och momentum upprättas vid ingången till homogeniseringssektionen i X-Y-planet (z = 0).

dv

r

Z = – av PB + f + 5 V.

(2) I DT -formeln: Rho är smälttätheten, kg / M3; Vz är flödeshastigheten i z riktning, m / s, in i spiralspåret i homogeniseringsregionen; F är tyngdkraften, m / S2; PB är ryggtryck, Pa; Är smältviskositeten,

Pa·s; T för tiden, s; ▽ Hamiton -operatör，▽ = ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

Ekvation (2) är momentumjämviktsekvationen (N-S-ekvation) av viskös vätska, Vätskan i spiralspåret betraktas som isotermiskt flöde; Viskositets- och densitetsfälten är enhetliga. Spiralspårets bredd är mycket större än djupet på spiralspår, och effekten av skruvsideväggen ignoreras. Smältan flyter helt längs skruvkanalen, ignorerar flödeseffekten av inloppet och utloppet, Men med tanke på effekten av det omvända ryggtrycket. N-S-ekvationen förenklas av ovanstående förhållanden:

2

kardp

dy = 1·b。 (3) dy2eta dx

Integrera Y två gånger och ge gränsvillkor (y = 0, Vz = 0; Y = h, Viz = π ndcope tia / 60). Funktionen för flödeshastighetsfördelningstillståndet i smältans riktning erhålls, det är

Ndyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2och × lsintheta. (4)

Där h är djupet på skruvspåret i homogeniseringssektionen, m; Helixvinkeln på skruven, (°); L är längden på homogeniserat segment, m; N är skruvhastigheten, r a d / m i n; D är skruvstångens raka diameter, m.

1.3 Beräkning av teoretisk mjukgöringskapacitet

Ersätta EQ. (4) in i flödesdefinitionsekvationen, Q = whvz = πdhvzsintheta, ger

22 32

Mpt = q – dhsin

Tonhöjd. (5) 120 12 L var: W är bredd på vätskesektionen, m; MPT är den teoretiska plasten av formsprutningsmaskin för skruvtyp

Kemisk kapacitet, kg / s; Q är volympasshastigheten för smälthomogeniseringssektionen, M3 / s. Genom ekvation (5), Det kan ses att skruvens mjukgöringsförmåga påverkas av olika processparametrar såsom skruvdiameter, skruvspårvinkel, smälta tryck och skruvspårdjup. Ju högre skruvhastigheten, Ju starkare mjukgöringsförmågan; När den uppenbara viskositeten hos smältan ökar, Skruvens mjukgöringsförmåga ökar.

Experimentella resultat och simuleringsanalys

2.1 Simuleringsanalys och resultat

1) Förhållanden för simuleringsanalys.

Inloppsändytan: från hastighetsfördelningsstillståndsfunktionen i smältans riktning (Till exempel (4)), Hastigheten vid inloppet för den homogeniserande avsnittet ändras med y -värdet. Nu n = 120, 140, 160, 180 rad / min ersätts i Vz respektive, och den initiala simulerade hastigheten längs spiralriktningen vid ingången till homogeniseringssektionen bestäms genom funktionsdefinitionen av flytande med sitt eget programmeringsspråk UDF, det är, Den initiala hastigheten under simulerade och uppmätta förhållanden; Eftersom smälttrycket vid inloppet är mycket lägre än skruvhuvudtrycket, Trycket vid inloppet av homogeniseringssektionen är 0; Enligt processparametrarna för PP -material och utrustning, de

Smältetemperaturen är inställd på 465 K. Vänster och höger sidoväggar: Y-Z (x = 0), (x lika 3.2 × 10-2 m) som homogeniseringssegment

De två sidorna på skruvspårväggen är inställda som icke-halkväggar, och smältemperaturen är skruvtemperaturen, som är inställd på 473 K enligt PP -materialegenskaperna och det faktiska tillståndet för utrustningen.

Övre och nedre sidoväggar: x-z (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) Som de nedre och övre sidorna av skruvspåret i homogeniseringssektionen, undersidan betraktas som en halkvägg, Smältetemperaturen är skruvtemperaturen, och temperaturen är inställd på 473 K enligt de materiella egenskaperna hos PP och det faktiska tillståndet för utrustningen; Den övre sidan av skruvspåret i homogeniseringssektionen är kontaktytan på smältan och fatet, smältflödeshastigheten är den maximala, och smältetemperaturen är lika med fatvärmarens temperatur, som är inställd på 493 K enligt produktionsförhållandena för PP -materialet.

Utloppsänd ansikte: x-y-planet (z = 0.264 m) Som utloppet av homogeniseringssektionen, Tryckutloppsgränsen antas, där trycket är motsatt till z -riktningen, och trycket är inställt på att matcha experimentutrustningen för enkel analys och jämförelse, och backtrycket är inställt på -1.2 MPa.

• Simuleringsanalysresultat

För x = 0.01, hastighetsdiagrammet, Temperatur och viskositet vid utgången av homogeniseringssektionen som en funktion av djupet på spiralspåret visas i figurerna 4 till 6.

Vi kan se från figuren 4 det med ökningen av skruvhastigheten, Hastigheten för homogeniseringssektionen vid utgången ökar också, med ökningen av skruvarnas djup, Hastigheten minskar först och ökar sedan, vilket beror på skjuvkraften och viskositeten på de övre och nedre ytorna på skruvspåret, i linje med polymervätskan i plattan.

Förändringar mellan. Som vi kan se från figuren 4, med ökningen av skruvhastigheten, Hastigheten vid utloppet av homogeniserande avsnitt ökar också. Med ökningen av spårdjupet, hastigheten minskar först och ökar sedan. Detta beror på den stora skjuvkraften och viskositeten på spårets övre och nedre ytor, vilket överensstämmer med förändringen av polymervätska mellan plattorna. Temperaturförändring i radiell riktning som visas i fig. 5. PP -smältan är i kontakt med skruven längst ner (y = 0), ovanför kontakten med skruven (y = 0,0022 m) Värmeledning sker, värme från botten, den övre i smältan, temperaturen från båda sidor inåt nedåtgående trenden, bildar en konkav temperaturkurva. Med ökningen av skruvhastigheten, hastigheten ökar, Uppvärmningstiden i löparen minskar, och temperaturen minskar med ökningen av antalet varv. Som visas i fig. 6, Den uppenbara viskositeten hos smältan ökar först och minskar sedan med ökningen av spiralhöjden, I motsats till temperaturkurvan, Den uppenbara viskositeten är den lägsta överst på den högsta smälttemperaturen, och den uppenbara viskositeten är den högsta i mitten av den lägsta smältetemperaturen. Med ökningen av skruvhastigheten, smältans uppenbara viskositet är högre och högre, och den uppenbara viskositetens enhetlighet minskar. Det kan ses att den uppenbara viskositeten hos PP -smältan är omvänt proportionell mot temperaturen, som visar simuleringens noggrannhet.

Det kan ses från figuren 6 att viskositeten inte är fixerad i den flytande simuleringen, Så vi tar den genomsnittliga viskositeten vid utgången av homogeniseringssektionen vid x = 0.01 här, Eftersom viskositeten förändras här genom datajämförelsen.

Viskositeten som är närmast den teoretiska beräkningen.

2.2 Mätning och analys av mjukgöringskapacitet

Efter förvärmning av formsprutningsmaskinen, Polypropylen råmaterial läggs i tratten för plasticitet. Skruvens roterande hastighetsparametrar är inställda på 120,140,160,180 r/min, Temperaturen på den homogeniserade sektionen är inställd på 220 ° C, och smälttrycket i den homogeniserande avsnittet är inställt på 1.2 MPa. Lagringstiden t vid varje roterande hastighet registreras med ett stoppur, och sedan ställs det tomma fodret.

Efter injektion, Efter att injektionen har kylts, injektionens massa m uppsamlas och mäts, och den faktiska mjukgöringsförmågan MPS erhålls av MPS = 1000M/T. Jämförelsesresultaten med den teoretiska mjukförmågan MPT under samma förhållanden visas i fig. 7.

Figur 7 visar att den teoretiska mjukgöringskapaciteten och skruvhastigheten för skruven är ungefärlig en funktion

Med ökningen av skruvhastigheten, Skruvens mjukgöringsförmåga förbättras, och den faktiska skruvskruven

Rod mjukgöringsförmåga är lägre än den teoretiska mjukgöringsförmågan, Den faktiska mjukgöringsförmågan hos formsprutningsmaskinen med hastigheten 120 ~ 180 rad / Min står för 82% ~ 86% av den teoretiska mjukgöringsförmågan, vilket indikerar att formsprutningsmaskinskruven mjukgöringsförmågan är över medelnivån. 2.3 Felanalys

Det finns skillnader mellan den faktiska mjukgöringsförmågan och skruvens teoretiska mjukgöringsförmåga, Inget mer än dessa punkter: 1) En del av materialet bildar en smält film under mjukgöringsprocessen, vilket resulterar i läckaget av materialet; 2) Läckaget av spiraltryck beaktades inte i den teoretiska mjukgöringsanalysen, vilket fick vissa material att stanna på spiralkanten. 3) Förutom värmen som överförs av fatvärmaren, Materialet är mer från skjuvvärmen på skruven och friktionen mellan materialen, vilket resulterar i den termiska nedbrytningen av en del av materialet.

Med ökningen av skruvhastigheten, Den faktiska mjukgöringsförmågan bromsar, Det finns följande punkter: 1) Med ökningen av skruvhastigheten, Skjuvvärmen på skruven ökar, vilket resulterar i den termiska nedbrytningen av en del av materialet; 2) Ökningen i temperaturen minskar materialets viskositet, ökar det omvända trycket, hindrar materialets framsteg, och får den faktiska mjukgöringsenergin att sakta ner.

Slutsats med ökningen av skruvspårdjupet, enhetligheten i temperaturen och den uppenbara viskositeten minskade, och mjukgöringsförmågan ökade, Men precisionen i produktkvaliteten minskade. Mjukgöringsförmågan ökade med att skruvhastigheten ökade, Men enhetligheten i temperaturen och den uppenbara viskositeten minskade med ökningen av skruvhastigheten. Att öka skruvtemperaturen hjälper till att främja den uppenbara viskositetens enhetlighet och förbättra produktens kvalitetsnoggrannhet; För att säkerställa produktkvalitet och förbättra produktionseffektiviteten, djupet, Temperatur- och skruvhastigheten bör optimeras.