Plastmassa egizak vintli ekstruziya fanida kesish kuchi qanday rol o'ynaydi?

Kesish kuchi plastik egizak vintli ekstruderning ishlashida hal qiluvchi rol o'ynaydi. Bu material qatlamlarining bir-biriga qarshi siljishiga olib keladigan, materialning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan kuchga ishora qiladi. Masalan, yuqori kesish kuchlari aralashtirish va issiqlik taqsimotini kuchaytiradi. a.daIkkita plastik vintli barrel, eritish zonasi dizayni materialning samarali oqishini ta'minlaydi, shu bilan birga harorat ko'tarilishini minimallashtiradi, chunki 40 barlik bosim haroratni 20 ° C ga ko'tarishi mumkin. Bundan tashqari, aKonusli ikkita vintli ekstruder vintli barrelkesish kuchi va o'tkazuvchanlikni muvozanatlash orqali ushbu jarayonlarni yanada optimallashtiradi, shu bilan birgaIkki vintli barreldizayn ekstruziya jarayonida umumiy samaradorlikka hissa qo'shadi.

Plastmassa egizak vintli ekstruder asoslari

Ekstruderning asosiy komponentlari

A plastik ikkita vintli ekstrudermateriallarni samarali qayta ishlash uchun birgalikda ishlaydigan bir nechta muhim komponentlardan iborat. Bularga quyidagilar kiradi:

• Hopper: Tizimga xom ashyo yuboriladigan kirish nuqtasi.
• Barrel: Materiallar eritilgan va aralashtirilgan asosiy kamera.
• Vintli konveyer: Ekstruder orqali materiallarni tashish uchun javobgar.
• Isitish tizimi: Plastik birikmalarni eritish uchun zarur issiqlikni ta'minlaydi.
• Haroratni nazorat qilish: Izchil ishlov berish shartlarini ta'minlaydi.
• Ekstruziya boshi: Ekstruderdan chiqayotganda materialni kerakli shaklga keltiradi.

Har bir komponent ekstruderning muammosiz ishlashini ta'minlashda muhim rol o'ynaydi va yuqori sifatli mahsulot beradi. Misol uchun, o'zgaruvchan vint tezligi ekstruziya jarayonini aniq boshqarish imkonini beradi, almashtiriladigan qoliplar esa turli shakl va o'lchamlarni ishlab chiqarishga imkon beradi.

Kesish kuchini yaratishda vintlar va barrellarning roli

Vintlar va bochkalar plastik ikkita vintli ekstruderda kesish kuchini yaratish uchun markaziy hisoblanadi. Vintlar barrel ichida aylanadi, materialni eritib, aralashtiradigan ishqalanish va bosim hosil qiladi. Vida tezligi, qolip diametri va materialning harakati kabi omillar kesish kuchiga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Masalan:

Ushbu o'zaro ta'sirlar materialni samarali qayta ishlash va bir xil aralashtirishni ta'minlaydi.

Ekstruderdagi materiallar oqimining dinamikasi

Plastmassa egizak vintli ekstruderdagi material oqimining dinamikasi aralashtirish sifatini va yakuniy mahsulotni aniqlaydi. CFD kabi ilg'or hisoblash usullari ushbu dinamikani tushunishni kuchaytirdi. Suyuqlik hajmi (VOF) va darajani belgilash usullari kabi usullar aralashtirish jarayonida suyuqlik interfeyslarini kuzatib boradi va jarayon ustidan aniq nazoratni ta'minlaydi. Ikki vintli ekstruderlar yuqori aralashtirish qobiliyati tufayli farmatsevtika kabi sohalarda keng qo'llaniladi. Standart sharoitlarda (30 kg/soat, 200 rpm) bitta C shaklidagi kameradagi bosim taxminan 2,2 MPa ga etadi, bunda oraliq zonada 0,3 MPa va teskari vint elementida 0,5 MPa bosim pasayadi. Ushbu ko'rsatkichlar ekstruderning turli xil materiallarga ishlov berish samaradorligini ta'kidlaydi.

Ikki vintli ekstruziyada kesish kuchi mexanizmi

Ekstruziya jarayonida kesish kuchini yaratish

Ikki vintli ekstruziya jarayonida kesish kuchi aylanadigan vintlar va statsionar barrel o'rtasidagi o'zaro ta'sirdan kelib chiqadi. Vintlar aylanayotganda, ular ishqalanish va bosim hosil qiladi, bu esa materialning deformatsiyasiga va oqishiga olib keladi. Ushbu deformatsiya materialni eritish, aralashtirish va homogenlashda muhim rol o'ynaydigan kesish kuchlarini hosil qiladi. Vintlarning bir-biriga bog'langan dizayni butun jarayon davomida materialning izchil qirqishini ta'minlaydi.

Suyuqlik hajmi (VOF) usuli yordamida raqamli tahlil bu jarayonda ishtirok etadigan gidrodinamik mexanizmlarni aniqladi. U kesish kuchlari, yopishqoqlik nisbati va turbulentlik aralashtirish jarayonida aralashmaydigan qotishmalarning mikro tuzilishiga qanday ta'sir qilishini ta'kidlaydi. Ushbu topilmalar reologik harakatni va ekstruziya jarayonining umumiy ishlashini aniqlashda kesish kuchlarining muhimligini ta'kidlaydi.

Eksperimental tadqiqotlar ushbu mexanizmni qo'shimcha ravishda qo'llab-quvvatlaydi. Masalan, polipropilen-gil nanokompozitlari bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ikkita vintli ekstruderlar bitta vintli ekstruderlarga nisbatan yuqori dispersiyaga erishadilar. Bu egizak vintli tizimlarda hosil bo'ladigan yuqori kesish kuchlari bilan bog'liq bo'lib, ular materiallarning eksfoliatsiyasini kuchaytiradi va ularning mexanik va issiqlik xususiyatlarini yaxshilaydi.

Kesish kuchiga ta'sir qiluvchi omillar

Plastmassa egizak vintli ekstruderda kesish kuchining paydo bo'lishi va kattaligiga bir nechta omillar ta'sir qiladi. Bularga vint tezligi, vint geometriyasi va materialning yopishqoqligi kiradi.

1. Vida tezligi: Vida tezligini oshirish kesish tezligini oshiradi, bu esa yuqori kesish kuchlariga olib keladi. Biroq, haddan tashqari tezlik materialning buzilishi yoki qizib ketishiga olib kelishi mumkin.
2. Vida geometriyasi: Vintlarning dizayni, shu jumladan, ularning qadami, uchish chuqurligi va o'zaro bog'lanish burchagi kesish harakatlariga bevosita ta'sir qiladi. Misol uchun, chuqurroq parvozlar bilan vintlar pastroq kesish kuchlarini hosil qiladi, qattiqroq kesishgan burchaklar esa kesish intensivligini oshiradi.
3. Materialning yopishqoqligi: Yuqori viskoziteli materiallar to'g'ri aralashtirish va eritishga erishish uchun ko'proq kesish kuchlarini talab qiladi. Aksincha, past viskoziteli materiallar juda oson oqishi mumkin, bu esa kesish harakati samaradorligini pasaytiradi.

Statistik tadqiqotlar ushbu omillarni batafsil tahlil qildi. Misol uchun, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, yig'ilgan deformatsiyalar vintlardek tezligi bilan chiziqli ravishda oshadi, lekin besleme tezligi bilan kamayadi. 95 aylanish tezligida 3,6 kg/soat besleme tezligi kabi optimal ishlov berish sharoitlari haroratni maksimal darajaga ko'tarib, tolaning sinishini minimallashtiradi. Ushbu topilmalar samarali ekstruziyaga erishish uchun ushbu omillarni muvozanatlash zarurligini ta'kidlaydi.

Kesish kuchini boshqarish usullari

Kesish kuchini nazorat qilish ekstruziya jarayonini optimallashtirish va barqaror mahsulot sifatini ta'minlash uchun juda muhimdir. Ikki vintli ekstruderda kesish kuchini tartibga solish uchun bir necha usullardan foydalanish mumkin:

• Vida tezligini sozlash: Operatorlar kesish tezligini o'zgartirish va kerakli material xususiyatlariga erishish uchun vint tezligini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin.
• Vida dizaynini moslashtirish: Pitch yoki parvoz chuqurligini o'zgartirish kabi vintlar geometriyasini moslashtirish, kesish harakatini aniq nazorat qilish imkonini beradi.
• Kesuvchi yupqalash modellaridan foydalanish: Ushbu modellar turli xil kesish sharoitida materialning harakatini bashorat qilishga yordam beradi va jarayonni yaxshiroq boshqarish imkonini beradi. Biroq, faqat ushbu modellarga tayanish, bosim va yopishqoqlik kabi asosiy parametrlarning kam baholanishiga olib kelishi mumkin.
• Ilg'or monitoring tizimlarini joriy etish: Harorat, bosim va moment kabi parametrlarning real vaqtda monitoringi ekstruziya jarayoni haqida qimmatli tushunchalarni beradi. Ushbu ma'lumotlardan sozlashlarni amalga oshirish va optimal kesish kuchi darajasini saqlab qolish uchun foydalanish mumkin.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, vintning issiqlik uzatishdagi roli kesish kuchini boshqarish uchun juda muhimdir. Ekstruder ichida aylanma sxema hosil bo'lib, bu issiqlikni teng taqsimlashga yordam beradi va mahalliy qizib ketishning oldini oladi. Bu polimerning bir xilda erishini ta'minlaydi, ekstruziya jarayonining umumiy samaradorligini oshiradi.

Kesish kuchining material xossalariga ta'siri

Aralashtirish va bir hillikka ta'siri

Kesish kuchi plastik ikkita vintli ekstruder tomonidan qayta ishlangan materiallarda bir xil aralashtirish va bir hillikka erishishda muhim rol o'ynaydi. Vintlardek va barrel o'rtasidagi o'zaro ta'sir ishqalanish hosil qiladi, bu polimerlar va qo'shimchalarni aralashtirishni osonlashtiradi. Ushbu jarayon yakuniy mahsulotning butun tuzilishi bo'yicha izchil xususiyatlarni namoyish etishini ta'minlaydi.

Empirik tadqiqotlar kesish kuchi ta'sirining bir necha jihatlarini ta'kidlaydi:

Bundan tashqari, polipropilen-sisal eritmalarini aralashtirish jarayonida rotor tezligining oshishi tolaning ko'proq sinishiga olib keladi va kichik tolalar uzunligini hosil qiladi. Tabiiy tolalarda kuzatilgan bu hodisa, kesish to'plamli tolalarni ajratib, diametrini kamaytirishi sababli yuzaga keladi. Ushbu topilmalar aralashtirish samaradorligi va materialning yaxlitligini muvozanatlash uchun kesish kuchini optimallashtirish muhimligini ta'kidlaydi.

Issiqlik xossalari va issiqlik taqsimotiga ta'siri

Kesish kuchi issiqlik xususiyatlariga va ekstruziya paytida issiqlik taqsimotiga sezilarli ta'sir qiladi. Vintlardek hosil bo'ladigan ishqalanish plastik birikmalarni eritish uchun zarur bo'lgan issiqlikning taxminan 80% ni tashkil qiladi. Bu issiqlik taqsimoti bir xil eritishni ta'minlaydi va material sifatini yomonlashtirishi mumkin bo'lgan mahalliy qizib ketishning oldini oladi.

Ekstruderning aralashtirish zonalarining dizayni issiqlik uzatishni yanada kuchaytiradi. Oldinga va teskari o'tkazuvchi elementlar issiqlik o'tkazuvchanligini yaxshilaydigan bosim dinamikasini yaratadi. Yashash vaqtini taqsimlash (RTD) ham muhim rol o'ynaydi. Doimiy kesish kuchlariga duchor bo'lgan materiallar bir xil isitishni boshdan kechiradi, natijada termal barqarorlik yaxshilanadi.

Masalan, raqamli simulyatsiyalar kesish kuchlari aralashtirish jarayonida aralashmaydigan qotishmalarning mikro tuzilishiga ta'sir qilishini ko'rsatadi. Ushbu kuchlar yopishqoqlik nisbati va turbulentlikka ta'sir qiladi, bu material bo'ylab issiqlikning teng taqsimlanishini ta'minlaydi. Bunday topilmalar ekstruziya paytida termal muvozanatni saqlashda kesish kuchining muhimligini ta'kidlaydi.

Mexanik xususiyatlar va materialning mustahkamligidagi o'zgarishlar

Kesish kuchi to'g'ridan-to'g'ri ekstruziya qilingan materiallarning mexanik xususiyatlari va mustahkamligiga ta'sir qiladi. Kesish intensivligining o'zgarishi molekulyar strukturani o'zgartirishi mumkin, bu esa valentlik kuchi, elastiklik va chidamlilikning o'zgarishiga olib keladi.

Raqamli tadqiqotlar ushbu ta'sirlarni ko'rsatadi:

1. O'zgaruvchan burchakli qo'shma namunalarning eng yuqori kesish kuchi normal kuchlanish bilan nochiziqli ravishda oshadi, qoldiq kesish kuchi esa bo'g'in morfologiyasi bilan kamroq korrelyatsiyani ko'rsatadi.
2. Pastroq normal stressda namunalar siljish kengayishini namoyon qiladi, bu esa yuqori kuchlanish darajasida kamayadi. Ushbu xatti-harakatlar normal va tangensial siljishlar o'rtasidagi salbiy korrelyatsiyani ko'rsatadi.
3. Qobiliyatsizlik xususiyatlari qo'shma burchaklar bilan farq qiladi. Yuqori burchakli zonalar vertikal va siljish yoriqlarini ko'rsatadi, past burchakli zonalar esa kesish yo'nalishi bo'yicha kesishmalarni ko'rsatadi.

Ushbu topilmalar kerakli mexanik xususiyatlarga erishish uchun kesish kuchini nazorat qilish zarurligini ta'kidlaydi. Masalan, haddan tashqari kesish tolaning sinishiga olib kelishi mumkin, bu esa materialning mustahkamligini pasaytiradi. Aksincha, kesishning etarli emasligi mahsulot sifatiga putur etkazadigan to'liq aralashmaslikka olib kelishi mumkin.

Vaziyatni o'rganish: turli xil kesish sharoitlarida materialning xatti-harakati

Amaliy tadqiqotlar kesish kuchining moddiy xatti-harakatlarga qanday ta'sir qilishi haqida qimmatli ma'lumotlarni beradi. Polipropilen-gil nanokompozitlari bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiikki vintli ekstruderlarbitta vintli tizimlarga nisbatan yuqori dispersiyaga erishish. Yuqori kesish kuchlari eksfoliatsiyani kuchaytiradi, mexanik va termal xususiyatlarni yaxshilaydi.

Tabiiy tolalar bo'yicha yana bir tadqiqot shuni ko'rsatadiki, birikma paytida qo'llaniladigan kesish to'plangan tolalarni ajratib, ularning diametrini kamaytiradi. Bu jarayon materialning bir xilligini oshiradi, lekin uning strukturaviy yaxlitligini buzishi mumkin.

Sanoat dasturlarida kesish kuchini optimallashtirish yuqori sifatli mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun muhim ahamiyatga ega. Masalan, ikkita vintli plastik ekstruderda vint tezligi va geometriyasini sozlash bir xil aralashtirish va izchil material xususiyatlarini ta'minlaydi. Ushbu amaliy tadqiqotlar kesish kuchini muayyan ilovalarga moslashtirish muhimligini ta'kidlaydi.

Plastmassa egizak vintli ekstruder uchun optimallashtirish strategiyalari

Vida dizayni va konfiguratsiyani sozlash

Vida dizaynini optimallashtirishplastik ikkita vintli ekstruderning ishlashini yaxshilash uchun juda muhimdir. Qadam, uchish chuqurligi va kesishish burchagi kabi vintlar geometriyasini sozlash kesish kuchining hosil bo'lishiga va material oqimiga bevosita ta'sir qiladi. Misol uchun, chuqurroq parvozlar bilan vintlar kesish intensivligini pasaytiradi, qattiqroq o'zaro bog'langan burchaklar esa aralashtirish samaradorligini oshiradi.

Operatorlar ko'pincha ma'lum materiallar xususiyatlariga mos keladigan vint konfiguratsiyalarini moslashtiradilar. Yuqori viskoziteli plastmassalar silliqroq oqimni osonlashtirish uchun kattaroq parvoz chuqurligi bilan yaratilgan vintlardan foyda oladi. Aksincha, past viskoziteli materiallar etarli darajada kesishni ta'minlash uchun qattiqroq o'zaro bog'lanish burchaklarini talab qiladi. Ushbu sozlashlar materialning bir xilligini yaxshilaydi va ekstruziya paytida energiya sarfini kamaytiradi.

Kesish kuchi va haroratni muvozanatlash

Kesish kuchi va harorat o'rtasidagi muvozanatni saqlash izchil ekstruziya sifatiga erishish uchun juda muhimdir. Haddan tashqari kesish kuchi haddan tashqari qizib ketishga olib kelishi mumkin, etarli darajada kesish esa to'liq aralashmaslikka olib kelishi mumkin. Ekstruder ichidagi bosimni boshqarish bu o'zgaruvchilarni boshqarishda hal qiluvchi rol o'ynaydi.

Masalan, formula bosim va harorat o'rtasidagi munosabatni ko'rsatadi: ∆T (°C) = ∆P (bar) ÷ 2. 40 bar bosim ostida 500 kg/soat ishlov berish eritma haroratini taxminan 20°C ga oshirishi mumkin. Tishli nasosni integratsiyalash tushirish bosimini pasaytiradi, haroratning keskin ko'tarilishini va tushirish vintlarining aşınmasını kamaytiradi. Yopiq tsikldagi bosim nazorati ekstruziya barqarorligini yanada kuchaytiradi, bir xil issiqlik taqsimotini va optimal material xususiyatlarini ta'minlaydi.

Maxsus plastik ilovalar uchun kesish kuchini moslashtirish

Kesish kuchini maxsus ilovalarga moslashtirish plastik materiallarning ish faoliyatini yaxshilaydi. Masalan, PLA kompozitlariga plastifikatorlarni qo'shish moslashuvchanlikni, zarba qarshiligini va mexanik xususiyatlarini yaxshilaydi. Skanerlangan elektron mikroskop (SEM) tasvirlari shuni ko'rsatadiki, plastiklashtirilgan PLA mo'rt xulq-atvorni ko'rsatadigan plastiklashtirilmagan kompozitlarga nisbatan ko'proq egiluvchanlikni namoyish etadi.

Egiluvchanlik sinovlari plastiklashtirilgan kompozitlarning egiluvchanlik modulining past qiymatlariga ega ekanligini ko'rsatadi, bu esa moslashuvchanlikni oshiradi. Bundan tashqari, plastifikatorlarning qo'shilishi shisha o'tish haroratini (Tg) pasaytiradi, bu esa ishlov berishni osonlashtiradi. Ushbu o'zgarishlar turli xil plastik ilovalarning noyob talablariga javob beradigan kesish kuchini sozlash muhimligini ta'kidlaydi.

Haqiqiy vaqtda monitoring va o'lchash texnikasi

Haqiqiy vaqtda monitoring tizimlariEkstruziya jarayoni haqida qimmatli ma'lumotlarni taqdim etish, operatorlarga kesish kuchini samarali optimallashtirish imkonini beradi. Sensorlar harorat, bosim va moment kabi asosiy parametrlarni o'lchab, ekstruziya sharoitlarini aniq nazorat qilishni ta'minlaydi.

Yopiq tizimlar kabi ilg'or monitoring usullari bosim sozlamalarini barqaror ushlab turadi va mahsulot sifatiga putur etkazadigan tebranishlarning oldini oladi. Ushbu tizimlar, shuningdek, materiallar oqimidagi anomaliyalarni aniqlaydi, bu esa operatorlarga darhol tuzatishlar kiritish imkonini beradi. Haqiqiy vaqtda ma'lumotlardan foydalanish orqali ishlab chiqaruvchilar plastik egizak vintli ekstruderning yuqori samaradorlik bilan ishlashini ta'minlaydi va yuqori sifatli mahsulot beradi.

Kesish kuchi plastik egizak vintli ekstruziyaning asosi bo'lib qoladi, aralashtirish, termal barqarorlik va mexanik kuch kabi material xususiyatlarini shakllantiradi. Ushbu quvvatni optimallashtirish mahsulot sifati va jarayon samaradorligini oshiradi.

Kesish kuchini boshqarishda davom etayotgan innovatsiyalar plastik ishlov berishda yangi imkoniyatlarni ochadi. Tadqiqotchilar va muhandislar ekstruziya natijalarini yanada yaxshilash uchun ilg'or usullarni o'rganishlari kerak.

TSS

Ikki vintli ekstruziyada kesish kuchining asosiy vazifasi nima?

Kesish kuchi materialni eritish, aralashtirish va homogenlashtirishni osonlashtiradi. Ekstruziya paytida termal va mexanik xususiyatlarga ta'sir qilish orqali mahsulot sifatining barqarorligini ta'minlaydi.

Operatorlar ikkita vintli ekstruderda kesish kuchini qanday boshqarishi mumkin?

Operatorlar vida tezligini sozlaydi, vintlar geometriyasini moslashtiradi va kesish kuchini samarali tartibga solish uchun bosim va moment kabi real vaqt parametrlarini nazorat qiladi.

Kesish kuchi va haroratni muvozanatlash nima uchun muhim?

Kesish kuchi va haroratni muvozanatlashmaterialning degradatsiyasini oldini oladi, bir xil aralashtirishni ta'minlaydi va yuqori sifatli ishlab chiqarish uchun optimal ekstruziya sharoitlarini saqlaydi.