Хуванцар хос шураг шахах шинжлэх ухаанд зүсэх хүч ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Хуванцар хос шурагтай экструдерын ажиллагаанд зүсэх хүч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь материалын давхаргыг бие биенийхээ эсрэг гулсуулж, материалын шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг хүчийг хэлдэг. Жишээлбэл, илүү их зүсэх хүч нь холих, дулааны хуваарилалтыг сайжруулдаг. онд аХос хуванцар шураг торх, хайлах бүсийн загвар нь 40 бар даралт нь температурыг 20 ° C-аар нэмэгдүүлэх боломжтой тул температурын огцом өсөлтийг багасгахын зэрэгцээ материалын үр ашигтай урсгалыг баталгаажуулдаг. Нэмж дурдахад, АКонус хэлбэрийн ихэр шураг экструдер шураг баррельхайчлах хүч болон дамжуулах чадварыг тэнцвэржүүлэн эдгээр процессыг цаашид оновчтой болгохын зэрэгцээХос шураг баррельдизайн нь шахалтын процессын ерөнхий үр ашгийг дээшлүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.

Хуванцар хос шураг экструдерын үндэс

Экструдерын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд

A хуванцар хос шураг экструдерматериалыг үр дүнтэй боловсруулахад хамтран ажилладаг хэд хэдэн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг. Үүнд:

• Хоппер: Түүхий эдийг системд нийлүүлдэг нэвтрэх цэг.
• Торх: Материалыг хайлуулж холих үндсэн камер.
• Шураг конвейер: Экструдерээр материал тээвэрлэх үүрэгтэй.
• Халаалтын систем: Хуванцар нэгдлүүдийг хайлахад шаардлагатай дулааныг хангана.
• Температурын хяналт: Тогтвортой боловсруулалтын нөхцлийг хангана.
• Экструзын толгой: Материалыг экструдерээс гарахад хүссэн хэлбэрт оруулна.

Бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нь экструдерын хэвийн ажиллагааг хангаж, өндөр чанартай гаралтыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, шурагны хувьсах хурд нь шахалтын процессыг нарийн хянах боломжийг олгодог бол сольж болох хэв нь янз бүрийн хэлбэр, хэмжээ үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.

Зүсэх хүчийг бий болгоход шураг ба торхны үүрэг

Шураг ба торх нь хуванцар хос шурагтай экструдерт зүсэх хүчийг бий болгоход гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Шураг нь баррель дотор эргэлдэж, материалыг хайлж, холих үрэлт, даралтыг бий болгодог. Шургийн хурд, хэвний диаметр, материалын төлөв байдал зэрэг хүчин зүйлүүд нь зүсэлтийн хүчд ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээ нь:

Эдгээр харилцан үйлчлэл нь материалыг үр дүнтэй боловсруулж, жигд холих боломжийг олгодог.

Экструдер дахь материалын урсгалын динамик

Хуванцар хос шурагтай экструдер дахь материалын урсгалын динамик нь холих чанар болон эцсийн бүтээгдэхүүнийг тодорхойлдог. CFD зэрэг дэвшилтэт тооцооллын аргууд нь эдгээр динамикийн талаарх ойлголтыг сайжруулсан. Шингэний эзэлхүүн (VOF) болон түвшинг тогтоох аргууд зэрэг техникүүд нь холих явцад шингэний интерфэйсийг хянаж, процессыг нарийн хянах боломжийг олгодог. Хос шураг экструдер нь холих чадвар сайтай тул эмийн үйлдвэр зэрэг салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Стандарт нөхцөлд (30 кг/цаг, 200 эрг/мин) С хэлбэрийн нэг камерын даралт ойролцоогоор 2.2 МПа хүрч, даралтын уналт нь завсрын бүсэд 0.3 МПа, урвуу шураг элементэд 0.5 МПа байна. Эдгээр хэмжигдэхүүнүүд нь янз бүрийн материалуудтай ажиллахад экструдерын үр ашгийг онцолж өгдөг.

Хос шурагтай шахмал дахь зүсэлтийн хүчний механизм

Экструзын процесст зүсэх хүчийг бий болгох

Хос шураг шахах процесс дахь зүсэлтийн хүч нь эргэдэг эрэг ба суурин торхны хоорондын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Боолтыг эргүүлэх үед тэдгээр нь үрэлт, даралтыг бий болгож, материалыг хэв гажилт, урсгахад хүргэдэг. Энэхүү хэв гажилт нь материалыг хайлуулах, холих, нэгэн төрлийн болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг зүсэлтийн хүчийг үүсгэдэг. Шургийн завсрын загвар нь материал нь процессын туршид тогтмол хайчлах боломжийг олгодог.

Шингэний эзэлхүүн (VOF) аргыг ашиглан тоон шинжилгээ нь энэ үйл явцад оролцдог гидродинамик механизмуудыг илрүүлсэн. Энэ нь холих явцад холилдохгүй хайлшийн бичил бүтцэд зүсэх хүч, зуурамтгай чанар, турбулент хэрхэн нөлөөлдөгийг онцлон харуулав. Эдгээр олдворууд нь шахалтын процессын реологийн төлөв байдал болон ерөнхий гүйцэтгэлийг тодорхойлоход зүсэх хүчний ач холбогдлыг онцолж байна.

Туршилтын судалгаанууд энэ механизмыг цаашид дэмжиж байна. Жишээлбэл, полипропилен-шавар нанокомпозитын судалгаагаар хос шурагтай экструдерууд нь нэг шурагтай экструдеруудтай харьцуулахад илүү сайн тархалтад хүрдэг болохыг харуулсан. Энэ нь материалын гуужуулагчийг сайжруулж, механик болон дулааны шинж чанарыг сайжруулдаг хос шураг системд үүссэн илүү их зүсэлтийн хүчтэй холбоотой юм.

Зүсэх хүчинд нөлөөлөх хүчин зүйлс

Хуванцар хос шурагтай экструдерын зүсэлтийн хүч үүсэх, хэмжээ зэрэгт хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлдөг. Үүнд шурагны хурд, шураг геометр, материалын зуурамтгай чанар орно.

1. Шургийн хурд: Шургийн хурдыг нэмэгдүүлэх нь зүсэлтийн хурдыг нэмэгдүүлж, илүү их зүсэх хүчийг бий болгодог. Гэсэн хэдий ч хэт их хурд нь материалын доройтол эсвэл хэт халалт үүсгэдэг.
2. Шургийн геометр: Шургийн загвар, тэдгээрийн налуу, нислэгийн гүн, хоорондын өнцөг зэрэг нь хайчлах үйл ажиллагаанд шууд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, илүү гүнтэй эрэг шураг нь бага зүсэх хүчийг үүсгэдэг бол илүү нягт хөндлөн огтлолцох өнцөг нь зүсэлтийн эрчмийг нэмэгдүүлдэг.
3. Материалын зуурамтгай чанар: Өндөр зуурамтгай чанар бүхий материал нь зөв холих, хайлуулахын тулд илүү их зүсэх хүчийг шаарддаг. Үүний эсрэгээр, зуурамтгай чанар багатай материалууд хэтэрхий амархан урсаж, хяргах үйл ажиллагааны үр нөлөөг бууруулдаг.

Статистикийн судалгаагаар эдгээр хүчин зүйлсийг нарийвчлан шинжилсэн. Жишээлбэл, хуримтлагдсан омог шурагны хурдаар шугаман нэмэгдэж, харин тэжээлийн хурдаар буурдаг болохыг судалгаагаар тогтоожээ. 95 эрг / мин-ийн шурагны хурдаар 3.6 кг/цаг тэжээлийн хурд гэх мэт боловсруулалтын оновчтой нөхцөл нь шилэн хагарлыг багасгахын зэрэгцээ температурыг дээд зэргээр нэмэгдүүлдэг. Эдгээр олдворууд нь үр дүнтэй шахах үйл ажиллагаанд хүрэхийн тулд эдгээр хүчин зүйлсийг тэнцвэржүүлэх шаардлагатайг харуулж байна.

Таслах хүчийг хянах аргууд

Шилжилтийн хүчийг хянах нь шахах процессыг оновчтой болгох, бүтээгдэхүүний тогтвортой чанарыг хангахад чухал ач холбогдолтой. Хос шурагтай экструдерын зүсэлтийн хүчийг зохицуулах хэд хэдэн аргыг ашиглаж болно.

• Шургийн хурдыг тохируулах: Операторууд зүсэлтийн хурдыг өөрчлөх, хүссэн материалын шинж чанарт хүрэхийн тулд шурагны хурдыг нэмэгдүүлэх эсвэл багасгах боломжтой.
• Шургийн дизайныг тохируулах: Шургийн геометрийг тохируулах, тухайлбал налуу, нислэгийн гүнийг өөрчлөх нь хяргах үйлдлийг нарийн хянах боломжийг олгодог.
• Зүсэх-шингэрүүлэх загваруудыг ашиглах: Эдгээр загварууд нь зүсэлтийн янз бүрийн нөхцөлд материалын үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглахад тусалж, үйл явцыг илүү сайн хянах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч зөвхөн эдгээр загварт найдах нь даралт, зуурамтгай чанар зэрэг үндсэн параметрүүдийг дутуу үнэлэхэд хүргэдэг.
• Хяналтын дэвшилтэт системийг нэвтрүүлэх: Температур, даралт, эргүүлэх момент зэрэг параметрүүдийг бодит цаг хугацаанд нь хянах нь шахалтын процессын талаар үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгдөг. Энэ өгөгдлийг тохируулга хийх, зүсэх хүчний оновчтой түвшинг хадгалахад ашиглаж болно.

Дулаан дамжуулалтад шурагны үүрэг нь зүсэлтийн хүчийг хянахад маш чухал болохыг судалгаагаар харуулсан. Экструдер дотор дахин эргэлтийн хэлхээ үүсдэг бөгөөд энэ нь дулааныг жигд хуваарилж, орон нутгийн хэт халалтаас сэргийлдэг. Энэ нь полимер жигд хайлж, шахах процессын ерөнхий үр ашгийг дээшлүүлнэ.

Материалын шинж чанарт зүсэх хүчний нөлөөлөл

Холимог ба нэгэн төрлийн байдалд үзүүлэх нөлөө

Хуванцар хос шурагтай экструдерээр боловсруулсан материалыг жигд холих, нэгэн төрлийн болгоход зүсэлтийн хүч чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Шураг ба баррель хоорондын харилцан үйлчлэл нь үрэлтийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь полимер болон нэмэлтүүдийг холих ажлыг хөнгөвчилдөг. Энэ процесс нь эцсийн бүтээгдэхүүн нь бүтцээрээ тогтвортой шинж чанартай байхыг баталгаажуулдаг.

Эмпирик судалгаанууд зүсэлтийн хүчний нөлөөллийн хэд хэдэн талыг онцолж өгдөг.

Нэмж дурдахад полипропилен-сисал хайлмал холих үед роторын хурдыг нэмэгдүүлэх нь илүү их эслэг тасрахад хүргэдэг бөгөөд ингэснээр жижиг ширхэгийн урт үүсдэг. Байгалийн утаснуудад ажиглагдсан энэ үзэгдэл нь зүсэлт нь багцалсан утаснуудыг салгаж, диаметрийг нь багасгадаг тул үүсдэг. Эдгээр олдворууд нь холих үр ашиг, материалын бүрэн бүтэн байдлыг тэнцвэржүүлэхийн тулд зүсэх хүчийг оновчтой болгохын ач холбогдлыг онцолж байна.

Дулааны шинж чанар ба дулааны хуваарилалтад үзүүлэх нөлөө

Зүсэх хүч нь шахалтын үед дулааны шинж чанар, дулааны хуваарилалтад ихээхэн нөлөөлдөг. Хуванцар нэгдлүүдийг хайлахад шаардагдах дулааны 80 орчим хувийг боолтоор үүсгэсэн үрэлт эзэлдэг. Энэхүү дулааны хуваарилалт нь жигд хайлалтыг баталгаажуулж, материалын чанарыг доройтуулж болзошгүй орон нутгийн хэт халалтаас сэргийлдэг.

Экструдерын холих бүсүүдийн загвар нь дулаан дамжуулалтыг улам сайжруулдаг. Урагшаа болон урвуу дамжуулагч элементүүд нь дулаан дамжуулалтыг сайжруулдаг даралтын динамикийг бий болгодог. Оршин суух цагийн хуваарилалт (RTD) нь бас чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тогтвортой зүсэлтийн хүчинд өртсөн материал жигд халдаг тул дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг.

Жишээлбэл, тоон симуляци нь холих явцад холих хүч нь холилдохгүй хайлшийн бичил бүтцэд нөлөөлдөг болохыг харуулж байна. Эдгээр хүч нь зуурамтгай чанар, үймээн самуун зэрэгт нөлөөлж, материалын дулааны жигд тархалтыг хангадаг. Ийм олдворууд нь шахалтын үед дулааны тэнцвэрийг хадгалахад зүсэх хүчний ач холбогдлыг онцолж байна.

Механик шинж чанар, материалын бат бэхийн өөрчлөлт

Таслах хүч нь шахмал материалын механик шинж чанар, бат бөх байдалд шууд нөлөөлдөг. Шилжилтийн эрчмийн өөрчлөлт нь молекулын бүтцийг өөрчилж, суналтын бат бэх, уян хатан чанар, бат бөх чанарыг өөрчлөхөд хүргэдэг.

Тоон судалгаа нь эдгээр нөлөөг харуулж байна:

1. Хувьсах өнцгийн үений дээжийн дээд зүсэлтийн бат бэх нь хэвийн ачаалалтай үед шугаман бус байдлаар нэмэгддэг бол үлдэгдэл зүсэлтийн бат бэх нь үе мөчний морфологитой бага хамааралтай байна.
2. Хэвийн стресс багатай үед сорьцууд нь зүсэлтийн тэлэлттэй байдаг бөгөөд энэ нь стресс өндөр түвшинд буурдаг. Энэ зан үйл нь хэвийн болон тангенциал шилжилтийн хоорондын сөрөг хамаарлыг харуулж байна.
3. Хагарлын шинж чанар нь хамтарсан өнцгөөс хамаарч өөр өөр байдаг. Өндөр өнцгийн бүсүүд нь босоо болон зүсэлтийн хагарлыг харуулдаг бол бага өнцгийн бүсэд зүсэлтийн чиглэлийн дагуу зүслэгийн эвдрэлийг харуулдаг.

Эдгээр олдворууд нь хүссэн механик шинж чанарыг олж авахын тулд зүсэлтийн хүчийг хянах шаардлагатайг онцолж байна. Жишээлбэл, хэт их зүсэлт нь утас хагарч, материалын бат бөх чанарыг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, хангалтгүй зүсэлт нь бүрэн бус холилдоход хүргэж, бүтээгдэхүүний чанарыг алдагдуулж болзошгүй юм.

Кейс судалгаа: Шилжилтийн янз бүрийн нөхцөл дэх материалын зан байдал

Кейсийн судалгаа нь зүсэлтийн хүч нь материалын зан төлөвт хэрхэн нөлөөлдөг талаар үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгдөг. Полипропилен-шавар нано нийлмэл материалын судалгаа үүнийг харуулж байнахос шураг экструдернэг шурагтай системтэй харьцуулахад дээд зэргийн тархалтад хүрэх. Илүү их зүсэх хүч нь гуужуулагчийг сайжруулж, механик болон дулааны шинж чанарыг сайжруулдаг.

Байгалийн утаснуудын талаархи өөр нэг судалгаагаар нийлмэл утаснуудын зүсэлт нь багцалсан утаснуудыг салгаж, диаметрийг нь багасгадаг болохыг харуулж байна. Энэ процесс нь материалын нэгэн төрлийн байдлыг сайжруулдаг боловч бүтцийн бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулж болзошгүй юм.

Аж үйлдвэрийн хэрэглээнд зүсэлтийн хүчийг оновчтой болгох нь өндөр чанартай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой болох нь батлагдсан. Жишээлбэл, хуванцар хос шурагтай экструдерт шурагны хурд, геометрийг тохируулах нь жигд холилдох, материалын тогтвортой шинж чанарыг баталгаажуулдаг. Эдгээр тохиолдлын судалгаанууд нь зүсэлтийн хүчийг тодорхой хэрэглээнд тохируулахын ач холбогдлыг онцолж байна.

Хуванцар хос шураг экструдерын оновчтой болгох стратеги

Шургийн дизайн ба тохиргооны тохируулга

Шургийн загварыг оновчтой болгоххуванцар хос шураг экструдерын ажиллагааг сайжруулахад зайлшгүй шаардлагатай. Шургийн геометрийн давирхай, нислэгийн гүн, завсрын өнцөг зэрэг тохируулга нь зүсэлтийн хүч үүсэх болон материалын урсгалд шууд нөлөөлдөг. Жишээлбэл, илүү гүнтэй эрэг шураг нь зүсэлтийн эрчмийг бууруулдаг бол илүү нягт хөндлөн огтлолцох өнцөг нь холих үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Операторууд ихэвчлэн материалын тодорхой шинж чанарт тохируулан шурагны тохиргоог өөрчилдөг. Өндөр зуурамтгай чанар бүхий хуванцарууд нь илүү зөөлөн урсгалыг хөнгөвчлөхийн тулд илүү том нислэгийн гүнд зориулагдсан эрэгний ашиг тустай. Үүний эсрэгээр, зуурамтгай чанар багатай материалууд нь хангалттай зүсэлтийг хангахын тулд илүү нягт хөндлөн огтлолцох өнцгийг шаарддаг. Эдгээр тохируулга нь материалын нэгэн төрлийн байдлыг сайжруулж, шахах үед эрчим хүчний зарцуулалтыг бууруулдаг.

Таслах хүч ба температурыг тэнцвэржүүлэх

Зүсэлтийн хүч ба температурын тэнцвэрийг хадгалах нь тууштай шахмал чанарыг бий болгоход чухал ач холбогдолтой. Хэт их зүсэх хүч нь хэт халалтанд хүргэдэг бол хангалтгүй зүсэлт нь бүрэн бус холилдоход хүргэдэг. Экструдер доторх даралтыг удирдах нь эдгээр хувьсагчдыг хянахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Жишээ нь: ∆T (°C) = ∆P (бар) ÷ 2. 40 барын даралттай үед 500 кг/цаг боловсруулах нь хайлалтын температурыг ойролцоогоор 20°С-аар нэмэгдүүлэх боломжтой. Араа шахуургыг нэгтгэснээр гадагшлуулах даралтыг бууруулж, температурын огцом өсөлтийг багасгаж, зайлуулах эрэгний элэгдлийг багасгадаг. Хаалттай хэлхээний даралтын хяналт нь шахалтын тогтвортой байдлыг сайжруулж, дулааны жигд хуваарилалт, материалын оновчтой шинж чанарыг хангадаг.

Хуванцарын тусгай хэрэглээнд зориулж зүсэх хүчийг тохируулах

Хуванцар материалын гүйцэтгэлийг тодорхой хэрэглээнд тохируулан зүсэх хүчийг сайжруулдаг. Жишээлбэл, PLA нийлмэл материалд хуванцаржуулагч нэмэх нь уян хатан байдал, нөлөөллийн эсэргүүцэл, механик шинж чанарыг сайжруулдаг. Сканнердсан электрон микроскоп (SEM) зургууд нь хуванцаржуулсан ХАЧА нь хэврэг шинж чанарыг харуулдаг хуванцаржуулаагүй нийлмэл материалтай харьцуулахад илүү уян хатан чанарыг харуулдаг.

Гулзайлтын туршилтууд нь хуванцаржуулсан нийлмэл материалууд нь гулзайлтын модулийн утга багатай болохыг харуулж байгаа нь уян хатан чанар нэмэгдсэнийг харуулж байна. Нэмж дурдахад хуванцаржуулагчийг нэмснээр шилэн шилжилтийн температур (Tg) буурч, боловсруулалтыг хөнгөвчилдөг. Эдгээр тохируулга нь янз бүрийн хуванцар хэрэглээний өвөрмөц шаардлагыг хангахын тулд зүсэх хүчийг өөрчлөхийн ач холбогдлыг онцолж байна.

Бодит цагийн хяналт, хэмжилтийн техник

Бодит цагийн хяналтын системшахах үйл явцын талаар үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгч, операторуудад зүсэлтийн хүчийг үр дүнтэй оновчтой болгох боломжийг олгодог. Мэдрэгч нь температур, даралт, эргэлт зэрэг үндсэн параметрүүдийг хэмжиж, шахалтын нөхцөлийг нарийн хянах боломжийг олгодог.

Хаалттай систем гэх мэт хяналтын дэвшилтэт техникүүд нь даралтын тогтмол тохиргоог хадгалж, бүтээгдэхүүний чанарыг алдагдуулж болзошгүй хэлбэлзлээс сэргийлдэг. Эдгээр системүүд нь материалын урсгал дахь гажигийг илрүүлж, операторуудад яаралтай тохируулга хийх боломжийг олгодог. Бодит цагийн өгөгдлийг ашигласнаар үйлдвэрлэгчид хуванцар хос шурагтай экструдер нь дээд зэргийн үр ашигтай ажиллаж, өндөр чанартай гаралтыг хангадаг.

Таслах хүч нь хуванцар хос шураг шахах тулгын чулуу хэвээр байгаа бөгөөд холих, дулааны тогтвортой байдал, механик бат бэх зэрэг материалын шинж чанарыг бүрдүүлдэг. Энэ хүчийг оновчтой болгох нь бүтээгдэхүүний чанар, үйл явцын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг.

Хуванцар боловсруулалтын шинэ боломжуудыг зүсэх хүчний хяналтад үргэлжлүүлэн шинэчилнэ. Судлаачид болон инженерүүд экструзын үр дүнг улам боловсронгуй болгох дэвшилтэт техникийг судлах хэрэгтэй.

Түгээмэл асуулт

Хос шураг шахах үед зүсэх хүчний үндсэн үүрэг юу вэ?

Таслах хүч нь материалыг хайлуулах, холих, нэгэн төрлийн болгоход тусалдаг. Энэ нь шахалтын үед дулааны болон механик шинж чанарт нөлөөлж бүтээгдэхүүний тогтвортой чанарыг баталгаажуулдаг.

Операторууд хос шурагтай экструдерын зүсэлтийн хүчийг хэрхэн хянах вэ?

Операторууд шурагны хурдыг тохируулж, шурагны геометрийг тохируулж, зүсэлтийн хүчийг үр дүнтэй зохицуулахын тулд даралт, эргэлт зэрэг бодит цагийн параметрүүдийг хянадаг.

Таслах хүч ба температурыг тэнцвэржүүлэх нь яагаад чухал вэ?

Таслах хүч ба температурыг тэнцвэржүүлэхматериалын эвдрэлээс урьдчилан сэргийлж, жигд холилдох, өндөр чанартай бүтээгдэхүүн гаргахын тулд шахах оновчтой нөхцлийг хангана.