注塑機螺杆轉速對塑化能力和表觀黏度的影響研究

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注塑機係塑料成型嘅主要設備, 主要由注射系統。 系統, 夾實系統, 電氣控制系統, 潤滑系統, 靜液壓傳動系統,加熱和冷卻系統, 安全監控系統, 等. 提高產品質量數量, 生產效率, 降低能耗, 人們對它進行了深入研究。 注塑機嘅研究係多方面嘅, 包括電氣控制系統。 智能化改造。 傳動系統伺服改造采冷系統節能改造螺杆結構塑化能力改造. 螺杆係注塑機嘅核心心臟部件, 其參數決定咗注射機嘅注射量, 研究人員研究了更多. 螺杆嘅塑化均勻性越好，代表產品嘅重複精度。 測量精度越高, 塑化均勻性的性能參數是表觀粘度。 其中螺杆結構嘅改性有助於降低熔躰嘅表觀粘度, 螺絲.

容量由螺杆結構和螺杆轉速決定, 壓力, 速度, 溫度, 等。 佢係衡量螺杆性能嘅主要參數. 王希什注塑螺杆体輸送嘅熔化理論分析. Li Zhenget The effects of temperature and back pressure on snailInfluence of rod plasticizing ability. 塑化能力代表注塑機生產效率,為咗企業的經濟傚益，有必要提高螺杆嘅塑化能力.

棒材嘅塑化能力係指注塑機螺杆單位時間內塑化材料嘅質素。 物料儲存的質素由計量室決定, 螺杆均質段出口與計量室相連, 可以測量螺杆均質部分出口處嘅體積。 螺杆嘅塑化能力由合格率決定。 喺材料嘅選擇上, 粘度受剪切速率和溫度聚丙烯嘅低靈敏度程度影響，便於檢測和觀察實驗結果. 本文採用Fluent軟件分析螺杆均質段PP熔體的流場.

採用實驗與理論分析相結合的研究方法, 螺杆旋轉

不同螺杆深度對溫度嘅影響, 表觀粘度, 速度和塑化能力分析螺杆均質段出口处嘅體積透過率，以優化注塑機生產工藝參數嘅螺杆速度.

1 理論分析本文, LYH680塑料注塑機嘅均質化模擬流利管液截面, 設置不同嘅螺杆轉速, 管道均質段分析得到丙烯流體均質段出口处嘅體積透過率。 考察咗PP熔体嘅表觀黏度同螺杆嘅塑化能力. 注塑機相相關參數有: 螺杆均質段嘅長度為 80 毫米, 並且均質段中料筒的溫度設定為 220 C, 均質段的熔體壓力為 1.5 兆帕, 螺杆槽深度為2.2Mm, 螺杆螺杆角度為 17.66 °, 螺杆長徑比為 19.6, 螺杆直徑32 mm; 聚丙烯嘅熔躰密度 (聚丙烯) 係 770 公斤 / m3熔點為 170 °C, 熔體的導熱系數為0.182W / (m · °C), 同熔体比熱容量 2900 J / (公斤 · C), 熔體粘度 421 帕 · s (453 K / 320)帕·s（463 K）/250 Pa·s（473 K）。 在實際工程中, 考慮流體由於熔融聚合物喺預成型時喺注塑機中被剪切，密度變化好细。 剪切速率小於 10-3 m / s, 此時熔体位於第一個嘅非牛頓流變區域喺呢個區域, 熔融聚郃物可以看作係牛頓流體, 所以PP熔体喺理論同實驗試驗分析中被視為不可壓縮層流牛頓流體.

• 坐標系嘅建立

材料通過嘅原始旋轉通道被拉伸成長方體通道,從原點構建嘅三維空間模型如圖所示 1 到圖 3.

1.2 流體調控方程嘅建立 (φ) + 迪夫 (π φ) = div (γ格拉德菲) + S. (1) 其中φ係廣義物理變量; 對應於phi嘅廣義擴散系數; S係一個廣義嘅源術語.

根據廣義法, 質量和動量守恆方程在X-Y平面均勻化截面入口處建立 (z = 0).

dV

ρ

Z = – 德爾鉛 + π F + δ V.

(2) 在dt公式中: RHO係熔體密度, 公斤 / 米3; Vz係Z方向上嘅流速, m / s, 進入均質區域嘅螺旋槽; F係重力加速度, m / S2; 鉛係背壓, 帕; 係熔體粘度,

帕·s; T表示時間, s; ▽為哈密顿算子，▽= ∂ i+ ∂ j+ ∂ k。 ∂x ∂y ∂z

方程 (2) 係動量平衡方程 (N-S方程) 粘性流體, 螺旋槽中嘅流體被視為等溫流動; 粘度和密度場均勻. 螺旋槽嘅寬度遠大於螺旋槽嘅深度, 並且忽略咗螺杆側壁嘅影響. 熔體完全沿螺杆通道流動, 忽略入口和出口嘅流動效應, 但考慮到反向背壓嘅影響. N-S方程透過上述條件簡化:

2

DP

dy=1·b。 (3) dy2eta dx

對y進行兩次積分並畀出邊界條件 (y = 0, Vz = 0; Y = h, Vz = π NDcos theta / 60). 得到熔體方向上嘅流速分布狀態函數, 噉係

NDyπ cos theta hy-y2pb

Vz = 120h – 2埃塔×Lsintheta. (4)

其中h係均質段螺杆槽嘅深度, m; 螺杆嘅螺旋角, (°); L為均質段的長度, m; N係螺杆轉速, r a d / 米·; D為螺杆嘅直徑, m.

1.3 理論塑化能力嘅計算

替換均衡器. (4) 進入流量定義方程, Q = WhVz = π DhVzsintheta, 畀

22 32

Mpt = Qπ = π D Nhрsin θ cos θ – π德辛

投. (5) 120 12 L其中: W係流體截面嘅寬度, m; MPT係螺杆式注塑機嘅理論塑料

化學容量, 公斤 / s; Q為熔體均質段的體積合格率, 米3 / s. 透過等式 (5), 可以看出，螺杆嘅塑化能力受螺杆直徑等多種工藝參數嘅影響, 螺杆槽角度, 熔体壓力同螺杆槽深度. 螺杆轉速越高, 塑化能力越強; 當熔體的表觀粘度增加時, 螺杆塑化能力提高.

實驗結果同仿真分析

2.1 仿真分析和結果

1) 模擬分析嘅條件.

入口端面: 從熔體Z方向嘅速度分布狀態函數 (如 (4)), 均質段入口處嘅速度隨Y值變化. 而家N = 120, 140, 160, 180 拉德 / min分別被取代為Vz, 並且均勻化段入口處沿螺旋方向嘅初始模擬速度係透過Fluent嘅功能定義及其自己嘅編程語言UDF肯定嘅, 噉係, 模擬和測量條件下嘅初始速度; 因為入口處的熔體壓力遠低於螺杆頭壓力, 均質段入口處的壓力為 0; 根據PP材料同設備嘅工藝參數, 這

熔體溫度設置為 465 K. 左右側壁: Y-Z平面 (x = 0), (x等於 3.2 × 10-2 m) 作為均質段

螺旋槽壁兩側設置為防滑壁, 熔体溫度就係螺杆溫度, 設置為 473 K根據PP材料特性和設備嘅實際情況.

上側壁和下側壁: X-Z平面 (y = 0), (y = 2.2 × 10-3 m) 作為均質段螺旋槽嘅下側同上側, 下側被視為防滑牆, 熔體溫度係螺杆溫度, 並且溫度設置為 473 K根據PP嘅材料特性同設備嘅實際情況; 均質段螺杆槽嘅上側係熔躰與機筒嘅接觸面, 熔體流動速率最大, 並且熔體溫度等於桶加熱器溫度, 設置為 493 K根據PP材料嘅生產條件.

出口端面: X-Y平面 (z = 0.264 m) 作為均質段嘅出口, 採用壓力出口邊界, 其中壓力與Z方向相反, 並且壓力設定與實驗設備相匹配，便於分析和比較, 背壓設置為 -1.2 兆帕.

• 仿真分析結果

對於x = 0.01, 速度曲線圖, 均質段出口處的溫度和粘度與螺旋槽深度的關係如圖所示 4 自 6.

我哋可以由圖中看到 4 隨著螺杆轉速嘅增加, 出口處均質段嘅速度都增加, 隨著螺槽深度嘅增加, 速度先降低後增加, 係由於螺旋槽上下表面上嘅剪切力同粘度, 與板中嘅聚合物流體一致.

之間嘅變化. 從圖中可以看出 4, 隨著螺杆轉速嘅增加, 均質段出口處嘅速度都增加. 隨著槽深嘅增加, 速度先降低後增加. 係由於凹槽上下表面嘅剪切力同粘度大, 與板之間聚合物流體嘅變化一致. 徑向溫度變化如圖所示. 5. PP熔体與底部嘅螺釘接觸 (y = 0), 以上與螺釘接觸 (y = 0.0022m) 發生熱傳導, 來自底部嘅熱量, 鞋面進入熔體, 兩側溫度由內向下降趨勢, 形成凹形溫度曲線. 隨著螺杆轉速嘅增加, 速度增加, 流道中嘅加熱時間減少, 溫度隨著轉數嘅增加而降低. 如圖所示. 6, 熔體表觀黏度隨螺旋高度的增加先增大後減小, 與溫度曲線相反, 表觀粘度喺最高熔躰溫度嘅頂部最低, 表觀粘度喺最低熔躰溫度中間最高. 隨著螺杆轉速嘅增加, 熔体嘅表觀粘度越嚟越高, 表觀粘度均勻性降低. 可以看出，PP熔体嘅表觀粘度與溫度成反比, 顯示咗模擬嘅準確性.

從圖中可以看出 6 粘度喺流利模擬中未固定, 因此，我哋取均質段出口处嘅平均粘度為x = 0.01 呢度, 因為呢度嘅粘度透過數據比較而變化.

最接近理論計算嘅粘度.

2.2 塑化能力嘅測量同分析

注塑機預熱後, 聚丙烯原料放入漏斗中以提高可塑性. 螺杆嘅轉速參數設置為 120,140,160,180 转/分鐘, 均質段的溫度設定為 220 °C, 均質段的熔體壓力設定為 1.2 兆帕. 每個轉速下嘅存儲時間t用秒錶記錄, 然後設置空饋送.

注射後, 注射冷卻後, 收集和測量注射嘅質素m, 實際塑化能力MPSs由MPS=1000m/t獲得. 相同條件下與理論塑化能力mpt的對比結果如圖所示. 7.

數字 7 表明螺杆嘅理論塑化能力同螺杆轉速近似於一個函數

隨著螺杆轉速嘅增加, 螺杆塑化能力增強, 同實際嘅螺絲螺絲

棒材塑化能力低於理論塑化能力, 注塑機嘅實際塑化能力喺速度 120 ~ 180 拉德 / 最小帳戶 82% ~ 86% 理論塑化能力, 表明注塑機螺杆塑化能力高於平均水平. 2.3 錯誤分析

螺杆嘅實際塑化能力和理論塑化能力存在差異, 無非係呢幾點: 1) 部分材料喺塑化過程中形成熔融薄膜, 導致材料洩漏; 2) 理論塑化能力分析中未考慮螺旋壓力洩漏, 導致一些材料停留喺螺旋邊緣. 3) 除了桶式加熱器傳遞嘅熱量, 材料更多地來自螺杆嘅剪切熱同材料之間嘅摩擦, 導致部分材料嘅熱分解.

隨著螺杆轉速嘅增加, 實際塑化能力正在減慢, 有以下幾點: 1) 隨著螺杆轉速嘅增加, 螺杆嘅剪切熱增加緊, 導致部分材料嘅熱分解; 2) 溫度嘅升高降低咗材料嘅粘度, 增加反向壓力, 阻礙材料嘅進展, 並導致實際塑化能量減慢.

結論隨著螺杆槽深度嘅增加, 溫度均勻性和表觀粘度下降, 塑化能力提高, 但產品質量精度下降. 塑化能力隨螺杆轉速嘅增加而提高, but the uniformity of temperature and apparent viscosity decreased with the increase of screw speed. 提高螺杆溫度有助於促進表觀粘度均勻性，提高產品的質量精度; 為咗保證產品質量，提高生產效率, 深度, 應優化溫度同螺杆轉速.