聚丙烯熔体高速挤出螺纹畸变的产生机理

采用双毛细管流变仪研究了聚丙烯熔体高速挤出螺纹畸变的产生机理。结果表明:口模入口区的强烈拉伸流和次级流动(涡流和环形流动)是导致无规共聚聚丙烯(PP-R)熔体发生螺纹畸变的扰动源;螺纹畸变与熔体黏弹性、熔体温度及口模形状、尺寸相关;在PP-R基体中添加少量原位成纤聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂可明显减弱入口区扰动,使螺纹畸变减轻。     

LLDPE熔体高速挤出时的亚稳定光滑挤出现象

采用恒速型双毛细管流变仪对比研究3种线型低密度聚乙烯(LLDPE)熔体的高速挤出流变性能。结果表明,3种LLDPE熔体均出现亚稳定光滑挤出(又称第二光滑挤出)现象;亚稳定挤出速率远大于第一稳定挤出区的挤出速率,而挤出压力并未成比例升高。升高温度后发生亚稳定光滑挤出的临界剪切速率增大,稳定挤出的速率范围扩大。亚稳定光滑挤出的发生与熔体在粘-滑畸变区的行为有关,亚稳定光滑挤出物的表观与粘-滑畸变区中滑段挤出物表观相似。在粘-滑畸变区滑段的长度随挤出速率而增大,当滑段长度比例达到100%时,即发生亚稳定光滑挤出。分析认为,在亚稳定光滑挤出区,熔体/管壁界面发生了整体滑动。     

临界外推滑移长度的解析、测量及其流变学意义

给出用恒速型毛细管流变仪研究熔体挤出畸变时,计算熔体壁滑速率和外推滑移长度的原理和方法,采用2种聚合物样品HDPE(高密度聚乙烯)和EPDM(三元乙丙橡胶)验证计算方法。求得样品的壁滑速率在每秒几厘米的量级,临界外推滑移长度在毫米数量级。由此进一步探讨壁滑的分子机理和界面机理,指出发生显著熔体壁滑、压力振荡和挤出物表面畸变的前提条件是,熔体具有线形分子链且发生强缠结以及熔体/模壁间具有强吸附边界。     

共混对HDPE熔体高速挤出压力振荡现象的影响

采用恒速型双筒毛细管流变仪研究了高密度聚乙烯(HDPE)及其共混物的高速挤出行为,对高挤出速率下发生的挤出压力振荡和熔体黏-滑破裂等不稳定流动现象进行了定量描述。结果表明,升高熔体温度和采用共混改性有助于减轻熔体流动的不稳定性;温度升高,压力振荡频率呈减小趋势,熔体沿毛细管壁的滑移速度减小,外推滑移长度缩短,开始发生压力振荡的临界挤出速率提高;HDPE与低密度聚乙烯(LDPE)或聚丙烯(PP)共混后,熔体的挤出压力振荡明显减轻,而当m(HDPE)/m(PP)=70/30的共混物挤出时,未观察到压力振荡现象。     

聚乙烯及其共聚物熔体有规挤出畸变的定量描述

采用双毛细管流变仪详细研究了聚乙烯及其共聚物的挤出畸变、管壁滑移及挤出压力振荡现象。理论推导得到恒速型流变仪中熔体发生壁滑的滑移速度和临界外推滑移长度的计算公式。计算结果与实验现象相符。实验发现 ,线型大分子或带小侧基的大分子熔体容易发生壁滑和挤出压力振荡。而有较大侧基或分子量分布宽的材料 ,挤出畸变现象较轻 ,实验未观察到压力振荡现象。挤出速率越大 ,压力振荡频率变大 ,周期变小 ,振幅变化不大。挤出温度升高 ,压力振荡频率减小 ,周期变大 ,外推滑移长度有变小趋势     

玻纤/尼龙66异型材挤出流动的数值模拟

以有限元软件ANSYS为平台,采用数值模拟方法对塑料熔体在模头内的流动情况进行了计算机模拟与数值分析,获得了挤出工艺与挤出结果之间的规律性关系.以模头出口处各区域的流动平衡值为目标函数,深入系统地研究了螺杆转速和熔体温度对熔体流动均匀性的影响.分别模拟了螺杆转速为5、8、10、15 r/min和熔体温度为260、270、280℃时,流道出口截面的速度分布.结果表明,螺杆转速与熔体温度对熔体流动均匀性的影响较大;随着螺杆转速和熔体温度的提高,流道出口截面上的节点和区域的流速明显变大,但流速差却没有下降,异型材的挤出加工的稳定性变差.低温低转速下的熔体表现出更好的流动平衡性,玻纤/尼龙66异型材的挤出成型的最优化工艺条件是:螺杆转速为5 r/min,口模温度为260℃.     

线性和长支链结构聚丙烯的流动不稳定性

研究了线性分子链结构的无规共聚聚丙烯(PPR)和通过化学接枝改性获得少量长支链结构的高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的流动不稳定性以及剪切、拉伸流动性能。结果表明:PPR挤出物出现螺纹状畸变,在高剪切速率下发生熔体破裂与入口区压力不稳定性有关;HMSPP入口压力降在测试范围内没有出现明显的压力波动,挤出物仅表现出螺纹畸变;PPR的剪切黏度随毛细管长径比的增大而增大,毛细管长径比对HMSPP的剪切黏度影响较小;PPR和HMSPP的黏流活化能表现出切应力敏感性;PPR的拉伸黏度表现出拉伸软化行为,HMSPP因其特殊的长支链结构表现出不同程度的拉伸硬化行为。HMSPP的支化结构对拉伸硬化有明显的影响。     

圆环隙口模中聚合物熔体的受力分析

详细分析了聚合物熔体在圆环隙口模中不同流动区域的壁面剪切应力和应力场,并讨论了流道截面形状的变化对壁面剪切应力的影响规律,以及熔体受力及对其弹性流变效应和挤出物中残余应力的影响。结果表明,在熔体挤出过程中,压缩区对熔体的流动具有重要影响。     

异型材挤塑口模的有限元设计

用有限元方法和Matlab软件对挤出成型的口模内熔体的二维非牛顿等温流动进行了数值模拟，在基于流率平衡的原则的基础上，提出了异型材口模成型段的有限元设计方法，本文虽然是以矩形和圆环形组合异型材口模作为示例，但设计原则可应用于其它的各种类型的异型材口模。     

塑料圆形管材挤出胀大的数值模拟

挤出胀大是塑料圆形管材生产过程中不可避免的一种现象。在实际生产中,目前主要采用传统经验试差方法设计挤出口模,缺乏相关的理论研究及指导。本研究针对管材挤出工艺,建立了几何模型和数学模型,采用稳态不可压缩流体流动的有限元模型,模拟了PTT流体经过圆环口模挤出胀大现象。采用罚有限元将连续性方程引入动量方程,减少了同时计算的变量数,有效提高了计算效率。模拟结果表明,口模出口处聚合物熔体表面第一法向应力差急剧增大。口模尺寸一定时,聚合物的挤出胀大率随体积流量的增大而增大。同时也系统分析了口模尺寸对挤出胀大的影响规律。模拟结果对实际生产中的模具设计具有一定的指导意义。     

地弹簧芯轴冷温复合挤压数值模拟分析

冷温复合挤压工艺是广泛应用的一种少切削或无切削的新工艺,具有许多优点.介绍了地弹簧芯轴零件冷温挤压复合的数值模拟过程,通过分析不同的挤压参数和设计参数来观察其对挤压力、成形工件质量、工件应力分布、温度分布变化等的影响,从而达到选出最佳的工艺参数,优化工艺的目的.     

Deformation division of metal flow behavior during extrusion process of 7075 aluminum alloy

To reduce defects caused by non-homogeneous metal flow in conventional extrusion, a die with guiding angle was designed to improve the metal flow behavior. The characteristic quantities such as the second invariant of the deviator stress J ₂ and Lode’s coefficient μ were employed for the division of deformation area. The results show that when the metal is extruded with the guiding angle, no metal flow interface forms at the container’s bottom, the dead zone completely disappears, the deformation types of the metal in the plastic deformation area change from three types to one type of tension, and the homogeneity of the deformation as well as metal flow are greatly improved. The non-homogeneous metal flow at the final stage of extrusion is improved, reducing the shrinkage hole at the axis end. The radial stress of the furthest point from the axis is transformed from tensile stress to compressive stress and the axial stress, and decreased from 70.8 to 34.8 MPa. Therefore, the surface cracks caused by additional stress are greatly reduced.     

汽车发电机爪极浮动凹模双向闭式挤压热锻工艺

针对汽车发电机爪极生产时存在成形载荷大、金属流动不均匀、工艺复杂等问题,提出1种浮动凹模双向闭式挤压热锻成形工艺。利用Deform-3D软件对爪极零件成形过程进行数值模拟,分析爪极零件成形过程中的金属流动情况、成形力、合模力等,且进行工艺实验。模拟结果表明:采用浮动凹模双向闭式挤压热锻成形工艺生产汽车发电机爪极,工序简单,且能够改善金属的流动,降低成形力,提高材料利用率。工艺实验证明了采用浮动凹模双向闭式挤压热锻成形工艺生产汽车发电机爪极的可行性。     

基于HyperXtrude的铝型材稳态模拟及模具优化

采用挤压仿真软件HyperXtrude模拟某种铝型材的挤压过程,得到了在稳态模拟状态下挤出型材的位移分布、速度分布以及金属流动情况。针对模拟结果,提出了通过修改下模结构和调整工作带长度来优化金属在模具中流动不均匀的问题,为铝型材挤压模具的设计提供参考依据。     

ZK60镁合金棒材挤压过程有限元分析

采用刚粘塑性有限元理论,分别用2mm/s、3mm/s、4mm/s、5mm/s的挤压速度,对ZK60镁合金棒材的挤压过程进行了数值模拟,观察棒材挤压过程中金属流动情况,并分析了挤压变形时工件内部的温度变化情况,以及应力、应变分布规律.以模拟出的挤压件流出模孔时等效应力应变的分布规律,确定该棒材挤压的最佳工艺参数.     

ZK60镁合金等温成形数值模拟与试验研究

针对ZK60镁合金罩体类零件的结构特点,设计了等温挤压成形工艺及试验模具。采用Deform-3D有限元模拟分析软件,研究了镁合金罩体类零件等温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,预测了变形所需挤压力大小及可能产生的缺陷,为优化模具结构和工艺参数提供了理论依据。根据模拟结果进行等温挤压实验,成功挤出形状复杂的镁合金零件,其表面粗糙度与尺寸精度均符合要求。通过对挤出的镁合金零件进行内部显微组织观察,表明其成形性能良好。研究结果为该类镁合金零件等温挤压成形工艺和模具设计提供了科学依据。     

Deformation simulation of low-temperature high-speed extrusion for 6063 Al alloy

The hot compression test of 6063 Al alloy was performed on a Gleeble-1500 thermo-simulation machine, and the forming of 6063 rod extrudate in low-temperature high-speed extrusion was simulated with extrusion ratio of 25 on the platform of DEFORM 2D successfully. From the compression experimental results, the flow stress model of this Al alloy is obtained which could be the constitutive equation in the simulation of low-temperature high-speed extrusion process. From the numerical simulation results, there is a higher strain concentration at the entrance of the die and the exit temperature reaches up to 522 °C in low-temperature high-speed extrusion, which approaches to the quenching temperature of the 6063 Al alloy. The results show that the low-temperature high-speed extrusion method as a promsing one can reduce energy consumption effectively.     

热挤压碳素钢减压器壳体流动成形分析及模具设计

本文用金属塑性变形滑移线理论,分析了碳素钢氧气(乙炔)减压器壳体热挤压成形情况,找出金属流动的规律,在此基础上合理地制定出该件的生产工艺,设计出热挤压复合模及反挤压模具。