主螺棱间断混炼元件混炼性能模拟

通过Polyflow软件分析了主螺棱间断混炼元件与普通螺杆单元混炼元件对聚合物熔体的混合作用。结果表明，主螺棱间断混炼元件的周期性间断主螺棱能够周期性触发聚合物熔体的混沌混合，使聚合物熔体的停留时间更久，并且受到的最大剪切应力集中在较大的区域，分布混合效果更好；主螺棱间断混炼元件对聚合物熔体的分离作用更迅速且分离尺度更小，分散混合效果更好。因此，主螺棱间断混炼元件比普通螺杆单元对聚合物熔体的混炼效果更好。     

单螺杆挤出机熔融输送段冲蚀磨损特性研究

采用离散相位法(DPM),建立单螺杆挤出机熔融输送段熔体输送模型,分析流场特性并预测螺杆易发生冲蚀的区域,研究螺杆转速、填料粒径和填料质量分数对螺杆冲蚀的影响。结果表明,流场压力从入口向出口逐渐升高,且螺棱推力面处的压力大于螺棱背面的压力;流场速度分布沿着径向从机筒向螺杆表面逐渐增加;螺棱推力面顶部、螺棱背面顶部和螺棱背面根部为螺杆易发生冲蚀的位置;螺杆的最大冲蚀率随着螺杆转速、填料粒径和填料质量分数的增加而增大。     

单螺杆挤出机熔体输送区螺棱间隙对熔体停留时间分布的影响

计算了螺棱间隙与熔体在熔体输送区停留时间分布的关系。分析表明：螺棱间隙不仅影响停留时间的量值而且影响其分布，并且这些影响可反映到一个由螺棱间隙几何参数和螺杆几何参数构成的无量纲数的影响中。     

橡胶冷喂料挤出机螺杆构型的发展状况

综述橡胶冷喂料挤出机螺杆构型的发展。在概述冷喂料挤出机基本螺杆构型的几何特点及混合和塑化能力的基础上,评述冷喂料挤出机螺杆塑化段的主副螺棱构型、中断和沟槽螺棱构型、销钉机筒构型、传递混合构型、凸耳螺杆构型的结构特征、混合和塑化原理以及喂料段的结构和特性,并预测未来冷喂料挤出机螺杆构型的发展趋势。     

异向旋转锥形双螺杆三维造型方法研究

采用端面曲线旋转和模拟机加工法两种方式对锥形双螺杆进行造型,从造型后法向螺棱宽度与设计参数的吻合度和两螺杆装配后螺棱侧隙的均匀性两方面对造型方法的准确性进行了评价,并根据造型过程分析了两种造型方法的不同适用范围。结果表明,两种造型方法均不产生干涉;前者通过对螺棱顶角计算方法进行改进后,不仅得到了与设计参数一致的法向螺棱宽度,还具有更均匀的螺棱侧隙,较适于仿真模拟计算的建模和轴向齿廓形状较简单的锥形双螺杆的造型,后者更适于构建轴向齿廓形状更加复杂的螺杆实体。     

新型剪刀式力化学反应器及其对聚合物挤出流场的影响

借鉴剪刀强剪切工作原理,设计新型力化学反应器的螺杆和料筒结构,在螺杆单元上及料筒单元内壁开设剪刀螺棱,螺杆单元和料筒单元交错组合安装。物料流经高速旋转螺杆螺棱和静止料筒棱间隙,受到强烈剪切。使用Polyflow软件对等温条件下聚乙烯(PE)熔体在力化学反应器中进行剪切挤出模拟,对剪切速率、剪切应力、压力情况进行对比。结果显示,新型剪刀式螺杆与料筒模型表现出更加优异的剪切效果。     

基于离散元法双螺杆挤出机磨损特性分析

双螺杆挤出机在生产过程中经常会出现螺杆磨损等问题，严重影响了螺杆的使用寿命和聚合物加工的品质。本文采用离散单元法（DEM），结合Archard磨损模型，对同向啮合双螺杆挤出机螺杆磨损进行数值模拟，分析螺杆转速和填充率等因素对双螺杆挤出机磨损特性的影响规律。结果表明，螺杆磨损主要发生在螺棱的顶部区域以及进料口处，在物料进入机筒入口处会发生严重的挤压磨损；随着螺杆转速和填充率的增加，螺杆的磨损程度不断增大；料槽后方输送段的螺杆主要产生横向切削磨损，切向累积能量是导致磨损的关键因素。     

基于拉伸混合机理设计的混合器

提高螺杆类成形加工设备混合能力的一个有效方法就是设计混合元件。介绍了螺棱间隙值的设计计算方法及CRD螺杆基于拉伸混合的特殊混合原理,CRD螺杆应用于单螺杆挤出机,以及在CRD螺杆基础上发展的CRD止逆阀和破碎盘混合器。     

螺棱梯形底角和凹槽半径对反应挤出机流场的影响

利用Polyflow计算机软件,在相同温度的条件下,通过最大剪切速率、最大剪切应力、最大混合指数和累计停留时间这4个指标,研究螺杆螺棱截面形状为梯形时其梯形底角角度和凹槽半径两个变量对聚乙烯在单螺杆反应挤出机中流场的影响。结果表明,当螺杆螺棱截面梯形底角角度为60°时,螺杆提供的最大剪切速率、最大剪切应力、最大混合指数均较底角为30°和45°的高,粒子累积停留时间则居中;在底角为60°的梯形螺棱上开半径为1.5 mm的半圆凹槽时,该结构所提供的最大剪切速率、最大剪切应力和最大混合指数均较不开槽(凹槽半径0 mm)和凹槽半径为2 mm的高,粒子累积停留时间相对最短。当螺杆螺棱截面梯形底角角度为60°且凹槽半径为1.5 mm时,可使物料获得的剪切效果最好且使其在流道中的停留时间最短,从而为大规模生产加工节约了时间。     

新型螺杆料筒结构参数对力化学反应器性能的影响

从力化学反应器的新型螺杆与料筒的配合结构入手,在料筒内壁开设了内齿结构,相应地,在螺杆外壁开设螺棱隔断。使用Polyflow软件对等温状态下的聚乙烯熔体在强剪切段中的挤出过程进行仿真模拟。通过对物料的剪切速率、运动速度和压力等的分析,发现开设内齿的新型料筒螺杆结构比普通强剪切挤出机最大剪切速率提高了67%。通过对比实验数据,同时考虑到螺杆最大转速的影响,在该结构中螺杆螺棱头数不宜过多也不宜过少,应当与料筒内齿数相匹配。     

啮合同向双螺杆挤出过程组合流道(捏合块 螺纹元件)三维流场分析

利用ANSYS有限元分析软件对啮合同向双螺杆挤出机由捏合盘和螺纹元件组合而成的流道进行了三维等温非牛顿模拟分析 ,得到了组合流道的速度场和压力场。并对螺纹元件流道、捏合块流道及组合流道的流量、回流量、拉伸速率、剪切速率及剪切应力进行了比较。     

三螺杆挤出机螺杆元件混合特性的数值研究

采用聚合物流体分析软件Polyflow对倒三角形三螺杆挤出机的6种螺杆元件的流道模型进行了三维等温数值模拟。使用Fieldview软件对结果进行统计处理,并采用不同的评价指标来表征混合性能,进而比较螺杆元件之间的混合特性。结果表明,捏合块的剪切和拉伸作用均强于螺纹元件;中性捏合块和左旋元件的回流效果好于其他元件;SME元件剪切弱于螺纹元件,但其拉伸作用和回流效果强于螺纹元件。因此,可根据物料对剪切的敏感性来合理地选择螺杆元件,以获得所期望的产品性能。     

挤出机螺杆的计算机辅助优化设计

讨论了挤出机螺杆的计算机辅助优化设计问题。以单位产量能耗最小为优化目标，建立简化的挤出机螺杆优化设计的数学模型，应用复合形法求解。结果表明，螺杆的主要几何参数螺槽深度、螺纹顶宽度和螺纹升角均位于或接近文献中所建议的最佳取值范围。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出机的螺杆特性及其应用

介绍了啮合型同向旋转双螺杆挤出机的起源和发展,着重论述了该型挤出机挤压系统中的螺杆型式、螺纹元件和捏合元件的输送及混炼特性、螺杆组合型式和操作条件以及应用情况。     

同向双螺杆挤出机螺杆元件对PE-LD-g-MAH熔融接枝过程的影响

通过改变同向双螺杆挤出机主反应区的螺杆元件，研究了螺杆元件对由过氧化二异丙苯引发，低密度聚乙烯（PE-LD）熔融接枝马来酸酐（MAH）的接枝产物和接枝率的影响。红外光谱分析证实有部分MAH已经成功接枝到PBLD分子链上。通过对挤出沿程4个在线取样位置样品的对比分析表明，具有高剪切性能的捏合盘元件的沿程样品的接枝率较大，熔体流动速率较小；具有高拉伸性能的S形元件能够迅速提高接枝率。     

同向旋转双螺杆挤出机的压力产生和螺杆设计

为了能够正确地设计螺杆,必须确定出喂料和排气位置、填充区的长度、估计出不同啮合段的挤压和混合效果。对各种啮合螺杆挤出效率进行实验,结果表明,挤出效率比预想的二维非弹性模型的挤出效率要大得多,并且,反螺纹螺杆的啮合段未完全填满,特别是前后螺槽相 后半螺槽段未完全填满。     

啮合同向双螺杆挤出机组合流道的熔体充满长度预测与实验研究

使用Polyflow软件对φ34 mm啮合同向双螺杆实验挤出机中由螺纹元件和捏合盘元件组成的组合流道进行模拟,得到不同螺杆相位角下三维流场的压力分布;分析了设置在组合流道内的观测点压力随相位角变化规律,对两种流量下组合流道在挤出过程中的熔体充满长度进行了预测,并对分析结果进行了验证实验。结果表明,通过流场模拟的方法可以预测组合流道在挤出过程中的熔体充满长度,其误差小于10 %。而在预测的充满长度区域,实测的观测点压力波动在预测的压力波动范围内。     

3‐D numerical analysis on the mixing performance for assemblies with filled zone of right‐handed and left‐handed double‐flighted screws and kneading blocks in twin‐screw extruders

We have calculated and visualized numerically the mixing performances of four kinds of assemblies in twin‐screw extruders that were composed of right‐handed or left‐handed double‐flighted full flight screws and neutral or left‐handed stagger angle kneading blocks, taking into consideration industrial usage. We have found that the mixing performance of a kneading block interposed between full flighted screws is strongly influenced by the flow of full flighted screws, in particular that of a neutral kneading block. Furthermore, we have proposed the simple mixing indices, which could describe both uniform mixing and heterogeneous mixing, and also applied them to our marker tracking results of four kinds of assemblies. We found that more uniform mixing is obtained for the assembly that has a neutral kneading block before the right‐handed full flight screw, and a more enhanced heterogeneous mixing is obtained for the assembly that has a left‐handed kneading block before the left‐handed full flight screw. The reason for the latter mixing ability will relate to the quasi‐channels of the left‐handed kneading block, through which marker clusters flow while elongating.     

WXJ-140往复式销钉螺杆挤出机的研究与开发

往复式销钉螺杆挤出机具有特殊的结构和运动形式,具备了压力低、剪切低、温升低和混炼质量高的加工特性,广泛应用于各种材料的加工。结合WXJ-140往复式销钉螺杆挤出机的研发实践经验,介绍了该机型螺杆的结构特点和设计方法,阐述了销钉的设计和布置原理,重点对新型四头螺纹混合元件的混合机理进行了研究。     

四螺杆挤出机常规螺纹元件三维流场分析

利用大型有限元软件ANSYS对聚乙烯熔体在四螺杆挤出机常规螺纹元件中的流动情况进行了分析,求出了速度场、压力场、黏度场,对流道的中心区进行了重点分析。计算结果表明:四螺杆的四个啮合区具有较大的压力梯度、速度梯度,其混合性能明显好于双螺杆挤出机。中心区有明显的环流现象,物料在中心区的停留时间较长,中心区物料没有滞留现象。