聚合物異型材擠出口模的逆向設(shè)計(jì)及流動(dòng)分析.pdf

1、擠出口模是擠出制品成型的關(guān)鍵,直接影響著擠出制品的形狀和質(zhì)量。傳統(tǒng)口模設(shè)計(jì)采用試模和修模的方法,不僅周期長(zhǎng)而且成本高,通過(guò)數(shù)值模擬方法來(lái)預(yù)測(cè)所需擠出制品的口模形狀,分析熔體在擠出口模內(nèi)的流動(dòng)情況優(yōu)化口模結(jié)構(gòu),這對(duì)異型材擠出口模的設(shè)計(jì)具有重要意義。目前國(guó)內(nèi)外的學(xué)者在異型材口模形狀的設(shè)計(jì)方面研究很少,主要是利用純粘本構(gòu)模型對(duì)口模進(jìn)行逆向數(shù)值設(shè)計(jì),并加工口模進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證了逆向口模設(shè)計(jì)的合理性。但要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,為了能進(jìn)一步的提高異型材

2、擠出制品的尺寸精度,還必須在對(duì)以下問(wèn)題展開進(jìn)一步的研究:(1)口模過(guò)渡段形狀的對(duì)流動(dòng)平衡的影響；(2)工藝條件的改變對(duì)口模形狀的影響；(3)逆向數(shù)值模擬方法對(duì)擠出口模設(shè)計(jì)的合理性。
　　 本文應(yīng)用polyflow軟件的逆向擠出模塊采用Bird-carreau純粘本構(gòu)模型和PTT粘彈本構(gòu),對(duì)T字形異型材擠出口模進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)和流動(dòng)分析,并計(jì)算出異型材擠出口模出口截面的結(jié)構(gòu)形狀；接著對(duì)過(guò)渡段形狀不同的三種擠出口模的擠出過(guò)程進(jìn)行流動(dòng)平衡

3、分析,并對(duì)該三種口模形狀進(jìn)行了逆向數(shù)值設(shè)計(jì)。采用結(jié)合Generalized Navier's slip law方程建立的壁面滑移數(shù)學(xué)模型,Bird-Carreau模型和近似Arrhenius的乘積方程來(lái)描述的非等溫問(wèn)題,入口流率的變化三方面對(duì)工藝條件進(jìn)行研究,對(duì)擠出流動(dòng)過(guò)程和口模形狀進(jìn)行分析。并通過(guò)相關(guān)擠出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了研究的結(jié)果。
　　 口模過(guò)渡段形狀對(duì)流動(dòng)平衡的影響研究表明,擠出口模過(guò)渡段結(jié)構(gòu)的不同,對(duì)口模逆向數(shù)值設(shè)計(jì)得到的成型

4、段截面形狀無(wú)影響。在逆向數(shù)值模擬設(shè)計(jì)擠出口模時(shí),可簡(jiǎn)化建模過(guò)程,將過(guò)渡段結(jié)構(gòu)建為直線型。三種過(guò)渡段形狀不同的擠出口模,過(guò)渡段整體加寬是會(huì)使熔體在擠出的過(guò)程中流速的增長(zhǎng)較T字形直角形口模和T字形局部加寬口模較為緩慢,并且該熔體在口模內(nèi)各個(gè)截面的流速分布相對(duì)均勻；同時(shí)該口模入口壓力小,擠出過(guò)程耗能低。
　　 工藝條件的改變對(duì)口模形狀的影響的研究從壁面滑移狀態(tài),擠出非等溫狀態(tài)和不同入口流速三方面進(jìn)行研究,結(jié)果表明:壁面滑移對(duì)擠出狀態(tài)影

5、響很大。壁面滑移越大,擠出變形(脹大)越小,說(shuō)明壁面滑移影響聚合物口模的設(shè)計(jì)?？谀?nèi)壁的光滑度、口模和熔體的表面結(jié)合力是影響壁面滑移的重要因素。然而,通過(guò)模擬和試驗(yàn)的對(duì)比分析,可以認(rèn)為在實(shí)際擠出中,壁面滑移很小,在實(shí)際計(jì)算中,可以假設(shè)壁面無(wú)滑移條件。而在對(duì)擠出口模設(shè)計(jì)時(shí)考慮溫度變化對(duì)口模截面尺寸的影響,能增加口模設(shè)計(jì)的精確性。流體的入口流量影響擠出產(chǎn)品斷面,隨著流量越大則制品擠出脹大越明顯,為適應(yīng)今后擠出制品的高速、高產(chǎn)化發(fā)展,對(duì)口模設(shè)