U型件的气体辅助挤出成型工艺的数值模拟与实验研究

应用Polyflow软件将气辅挤出成型引入U型件挤出成型过程中,建立了口模?气体?熔体的三相模型,在传热情况下,对口模温度、气体温度对口模内熔体的流动速度、温度及剪切速率等进行数值计算,用origin软件进行分析,通过传统挤出和气体辅助挤出成型对U型件进行挤出成型实验,选用聚丙烯（PP）材料挤出,均能顺利挤出,在达到挤出平衡后,气辅挤出时比传统挤出时更能使试样离膜下垂现象明显减弱。PP/10 %玻璃纤维在传统挤出成型时,有明显的挤出胀大现象,纤维在U型截面的侧壁与底面分布不均匀,在U型件拐角处分层分离现象严重;气辅挤出成型时,可以很好改善挤出胀大和纤维在侧壁与底面分布不均匀的现象,同时在U型件拐角处纤维分层分离的现象也能得到部分缓解。PP/20 %玻璃纤维在气辅挤出成型下挤出的U型件时,U型件壁厚变薄严重,试样中纤维分布比较均匀,拐角处无明显的纤维分层分离现象,但是试样表面有明显的纤维组织,且U型件的开口变形严重。结果表明,气辅挤出成型可以部分的减弱试样挤出后的下垂现象,也可以改善口模内熔体的温度场;传统挤出成型时候,口模内的U型件内外壁温度随着口模的变化而变化,气辅挤出成型时熔体高温区域集中在U型槽截面的中心线位置附近;气辅挤出成型与传统挤出时的剪切速率场分布发生了较大变化,气辅挤出成型时的剪切速率最大值比传统挤出时小很多。     

二维口模气辅共挤的有限元分析及其对挤出胀大的影响

气辅共挤成型是一种新型的聚合物挤出成型技术。其实质是将气辅挤出技术应用于共挤成型技术,发挥气辅挤出和共挤成型等优点。对气辅共挤进行二维建模,并对其进行有限元分析,结果表明气辅共挤较传统共挤有部分消除挤出胀大的作用。     

气体辅助挤出成型的研究进展

简要介绍了气辅挤出成型技术,回顾国内外关于气辅挤出技术在数值模拟及试验方面近十年来取得的研究进展,并概述气辅挤出成型的特点在于降低挤出压力降、挤出胀大比及消除或延缓熔体破裂,因此在精密挤出制品中具有广泛的、潜在的应用.     

气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用研究

微孔塑料连续挤出成型需要有更大的压力降速率,文章通过对毛细管口模的传统挤出和气辅挤出两种挤出进行模拟,对两种挤出中的压力场和剪切速率进行分析比较,研究气辅技术在微孔塑料连续挤出中对压力降速率的影响,从气泡成核和气泡核长大方面分析气辅技术在微孔塑料连续挤出中的应用价值。研究发现,口模内熔体的压力降取决于无滑移段长度,无滑移段和气辅段均对压力降速率无影响;气辅段熔体没有气泡核生成,气辅段气泡核只进行长大,气体的快速流动可以加快熔体的冷却,有利于控制气泡的长大,而且气辅技术可以减小挤出胀大,气辅技术在微孔塑料连续挤出中有一定的应用价值。     

聚合物气体辅助挤出成型

介绍了气体辅助挤出成型新工艺，阐述了气辅挤出系统，特别是气辅挤出口模的组建和设计，概述了气辅挤出成型机理、和传统挤出相比所具有的技术优势、工艺实现及其在应用中需要注意的关键问题。     

气体辅助挤出的实验研究

对一种新型挤出技术-气辅挤出进行了实验研究,建立了气辅挤出实验装置并进行了实验研究,实验中在口模内壁和聚合物熔体之间建立了稳定的气垫膜层。研究了气体压力、气体温度和实验过程对气辅挤出中气垫膜层的影响。形成稳定的气垫膜层,应使气体压力低于熔体压力,但在0.2MPa以上,气体温度控制在与口模温度接近,实验时应先打开压力控制阀再进行挤出,并分析了气辅挤出对口模压降、挤出机产量及挤出胀大的影响。     

T型口模气辅段长度对挤出胀大的影响

用流体有限元分析软件Polyfl ow对T型口模挤出模型进行模拟,研究了口模内熔体的速度场和压力场,并结合熔体的速度场、压力场,着重分析了气辅段长度对挤出胀大的影响。研究发现,在气辅挤出的气辅段中,熔体的流动速度基本趋于一致;气辅挤出口模内熔体的最大压力远小于普通挤出,熔体内应力更小;当气辅段长度为10~30 mm时,挤出胀大比随气辅段长度的增加大幅度减小,当气辅段长度超过30 mm时,挤出胀大比随气辅段长度增加变化微小且逐渐趋于1。设计口模时,应根据需要设定合理的气辅段长度。     

基于可压缩气辅的聚合物挤出成型非等温黏弹数值分析

基于气体具有可压缩性特点提出了可压缩气辅挤出概念,为探明气辅挤出中可压缩气体对聚合物熔体挤出成型的影响建立了熔体和压缩气体两相流模型,利用有限元计算方法对可压缩气辅的聚合物挤出成型进行了非等温黏弹数值模拟,并对比分析了传统无气辅和可压缩气辅挤出的物理场分布情况。研究表明,气辅挤出中的气体密度分布不是恒定值,而是随压力和温度空间分布变化,并且在引入气体层以及气体可压缩性后,可压缩气辅挤出与传统无气辅挤出方法相比在各物理场分布上存在较大的差异,当可压缩气体入口压力逐渐增大时熔体挤出收缩程度明显增大。该结果与实验一致,这些是传统无气辅挤出模拟无法体现出来的。     

圆管气辅挤出中挤出胀大模拟研究

针对圆管型气辅挤出工艺,建立模拟分析几何模型,选用PTT黏弹性本构方程,采用Polyflow有限元仿真软件模拟研究不同挤出流量、管径、壁厚及气辅段长度时挤出制品的挤出胀大。结果表明,传统挤出时挤出胀大比随挤出流量的增加而大幅增大,气辅挤出时挤出胀大比随其提高而增长甚微,其值始终接近1,可忽略不计;气辅挤出时挤出胀大比随管径增大而微弱增加,随壁厚增大而微弱减小,且都可得到基本消除;挤出胀大随气辅段长度增长而减小,最终趋于1。     

聚合物气辅共挤成型工艺浅析

分析了聚合物共挤出技术应用的特点及存在的缺陷,气体辅挤出成型技术的机理以及其具有的减黏降阻特点.将以上两种技术结合起来形成气辅共挤技术能起到互补的作用.介绍了现有气辅共挤成型的流程和气辅共挤口模的大致形状,并提出了气辅共挤成型工艺的实体和有限元模型.最后介绍了气辅共挤成型工艺的研究现状和发展前景.     

气辅挤出过程中挤出胀大的实验和模拟研究

气体辅助挤出是一种新型挤出工艺,可以显著减小挤出胀大,减小口模压力降。对气辅挤出过程中的挤出胀大现象进行了实验研究和数值模拟,在实验研究中,对传统挤出和气辅挤出进行了对比实验,分析了螺杆转速、辅助挤出气体压力和流量对挤出胀大的影响,并采用CFD有限元通用软件FIDAP分析了气辅挤出过程中口模内的速度场和压力场。     

聚合物气辅挤出的挤出胀大研究

在自行研制的气辅挤出实验装置上对气体辅助挤出过程中挤出胀大现象进行了研究，传统挤出和气辅挤出的对比实验表明，气辅挤出可以极大地减小挤出过程中的挤出胀大；研究了螺杆转速、辅助挤出气体压力和流量对挤出胀大的影响．并采用CFD有限元通用软件FIDAP分析了气辅挤出过程中口模内的速度场和压力场，表明气辅挤出过程中聚合物熔体各点的速度和压力趋于一致，可减小挤出制品在挤出时产生的内应力和变形．有利于提高制品加工精度。     

气体辅助挤出成型技术在塑料异型材中的应用

概述塑料异型材的应用及其特点、气体辅助挤出成型技术的机理。介绍气体辅助挤出技术在塑料异型材中应用的关键及研究现状,指出气体辅助挤出技术应用于塑料异型材将有利于提高制品的形状及尺寸精度、减小制品的内应力、提高生产效率、减小压力降、降低能耗、节约成本。     

气辅口模完全滑移挤出成型过程的三维等温黏弹性数值模拟研究

基于先进气辅口模完全滑移挤出成型过程的特点，建立了描述其成型过程的三维等温黏弹性理论模型，并通过DEVSS／SUPG等稳态有限元技术，建立了与该模型相适应的高效稳态有限元数值算法。通过数值模拟，研究了气辅口模完全滑移挤出成型机理，并给出了不同材料流变性能与其离模膨胀形貌的规律性关系，还揭示了其影响机理。数值模拟结果与R．H．Liang的实验结论相吻合。     

塑料挤出成型技术研发动态

介绍了塑料挤出成型技术在振动挤出、气辅挤出、强制润滑、不停机换网、反应挤出、挤出发泡、共挤出、精密挤出近、熔点挤出等方面的研究与开发动态。     

气辅挤出成型中挤出物直径的理论预测和实验研究

应用Polyflow软件对粘弹性聚合物熔体在气辅挤出口模内的流动进行了研究,得到了挤出物直径的挤出胀大比方程。模拟结果表明,熔体在滑移段的平均停留时间与材料松弛时间之比同挤出胀大比之间存在指数衰减关系。通过HDPE的气辅挤出成型实验,发现不同螺杆转速及挤出温度下挤出物直径的实验值与计算值达到很好的吻合,该计算方法可用于指导气辅口模设计。     

聚合物异型材气辅口模挤出成型气辅滑移对异型材挤出胀大的影响

基于流变学和流体动力学理论，经合理假设，建立了描述异型材气辅口模挤出成型过程的三维等温黏弹性理论模型，并通过DEVSS／SUPG、最小元法Mini—Element和罚函数法等稳态有限元技术，建立了与该模型相适应的快速收敛的稳态有限元数值算法，并以此通过有限元数值模拟，系统研究了聚合物异型材气辅口模挤出成型过程的机理。研究结果表明：在异型材的挤出成型过程中，随着滑移系数的增大，离模膨胀也增大。聚合物异型材气辅挤出成型能基本消除挤出成型中的离模膨胀和翘曲变形。同时，解决了由于离模膨胀和翘曲变形引起的挤出口模难于设计的技术难题。     

超高分子量聚乙烯气辅挤出工艺探索

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的优异性能、熔体特性以及常用加工方法,并论述了UHMWPE气辅挤出新工艺及其装置,分析了UHMWPE气辅挤出成型的性能特点。