单螺杆挤出机高速挤出技术研究进展

回顾了单螺杆挤出机高速挤出技术的发展史。通过将普通挤出机和高速挤出机进行对比,分别从挤压系统结构、加热冷却系统和驱动系统3个角度详细分析了单螺杆高速挤出机在螺杆参数及螺杆布局、机筒冷却方式及流道布置和驱动方式3个方面的创新之处。并对当今世界一些顶级挤出机生产商的最新产品进行了列表概括总结。最后,在指出现有高速挤出机不足之处的同时,也提出了未来在对物料适应性及模拟控制方面的最新研究发展方向。     

高性能串列挤出机的开发

聚丙烯双轴拉伸薄膜的制造，正向着阔幅，高速，高品质的方向发展，本技术通过对以往的串列挤出机加以特殊的塑化，熔融结构等４种新技术，研制出高能力，高质量的串列挤出机，采用这种高性能串列挤出机，可以提高挤出效率３０％￣５０％，并能改善薄膜的质量，降低挤出树脂温度１０￣２０℃。     

挤出机螺槽内物糊温度分布的实验研究

将热电偶置入销钉挤出机的改造后的销钉内，从而测量了挤出机螺槽内物料的温度分布。由所得实验结果讨论了物料温度变化的原因及其影响因素，并对实验误差进行了详细分析，最后就实验方法和温度测量方法给出改进措施。     

橡胶挤出机销钉机筒温控过程数值模拟

将PID算法与数值模拟相结合,模拟销钉机筒的动态温控过程,研究机筒温度稳定状态下的动态温度分布情况及PID参数对机筒温度变化和冷却系统工作时间的影响。结果表明:稳定状态下机筒温度动态分布;PID参数对机筒温控过程影响较为显著,但达到稳定状态后,对冷却水通入累积时间比例的影响很小。本研究有助于对橡胶销钉挤出机机筒冷却结构及控制算法进行优化。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

单螺杆挤出机中聚合物熔体停留时间分布预测

基于有限差分数值模拟技术 ,提出了预测聚合物熔体在单螺杆挤出机内停留时间分布半解析模拟方法 ,得到了不同操作参数下的停留时间及其函数的分布曲线。结果表明 ,无因次挤出流量越小 ,聚合物熔体在单螺杆挤出机内的停留时间就越长 ,而且分布越宽。所提出的方法能够反映耦合流场及压力反流对停留时间分布的影响 ,能更真实地反映聚合物熔体在单螺杆挤出机内的停留时间分布     

新型偏心三螺杆挤出机流体混合特性分析

在传统的三螺杆挤出机的基础上,设计了一种新型偏心三螺杆挤出机。该三螺杆挤出机中具有螺杆几何结构偏心、螺槽构型呈梯度变化特殊以及较高的面积利用系数等特征。利用有限元法对聚丙烯（PP）熔体在新型偏心三螺杆挤出机中流动和混合规律进行三维数值模拟,给出偏心三螺杆挤出机中压力和速度分布规律,计算了3种偏心螺杆挤出流场的停留时间分布、分布指数、分离尺度、最大剪切应力等混合表征参数。结果表明,螺杆偏心距不仅决定了螺杆端面形状,也改变了螺槽梯度的变化程度。随着螺槽梯度的逐渐减小,挤出机内粒子团聚效应逐渐降低、物料剪切作用逐渐增强。在3种新型偏心三螺杆挤出机中,偏心距e=3 mm的新型偏心螺杆挤出机的混合性能相对较好。     

螺杆轴向移动对塑化流场均匀性影响的三维仿真研究

采用Polyflow软件对相同工艺条件下螺杆挤出机和往复式螺杆注塑机塑化时计量段流道内熔体进行了三维非等温流动模拟。比较两者中温度场、黏度场、速度场及压力场分布。结果表明,挤出螺杆塑化时的温度和黏度分布更加均匀;注射螺杆后退有利于提高熔体输送能力,但挤出螺杆塑化更稳定。     

三螺杆挤出机与双螺杆挤出机混合性能的比较

利用聚合物流体分析软件Polyflow,对倒三角形排列的三螺杆挤出机和等规格的双螺杆挤出机的混合性能进行了深入分析。通过计算不同角度的拟稳态流场,采用示踪粒子法对聚合物熔体在流场中的动态混合情况进行三维等温数值模拟,在此基础上对粒子轨迹进行统计后处理,并分别采用混合指数、面积伸展率和停留时间分布表征流场的分散混合能力、分布混合能力和轴向混合能力,进而比较两种挤出机的混合性能。另外,在实验条件与模拟条件相同的情况下,进行了实验验证。模拟结果表明,三螺杆挤出机各方面的混合性能均优于双螺杆挤出机。实验结果表明,实验数据与模拟结果基本一致。     

关于挤出机螺槽中径向温度分布的测量（译文）

在单螺杆挤出中，螺槽内常出现较大的温差，特别是高泵比的情况下尤为明显。温差会导致被加工物料不均匀性，以致最后影响到成品的质量。虽然人们在单螺杆挤出机螺槽中的流动模拟和重要的流动性推测方面已做了大量的研究，但几乎没有任何关于实测螺槽中温度分布的论著。如果这种测量可以实现的话，它会为计算机模拟提供数据。本研究项目研制了一种凸轮驱动的快速反应热电偶系统。该系统用于测量螺槽中径向温度分布。测量是在一台定做的可控单螺杆挤出机上进行的。几条螺槽中心线处的温度分布曲线是在不同的操作条件下测取的。从测取的数据可以看出有趣的流动特征，以及重要的热传导机理。该项研究系统可以改造成适用于较大规模的工业化生产的系统。     

锥形双螺杆加工含能材料熔融过程数值模拟

螺杆挤出机是连续加工含能材料的一种重要设备,药料经过挤出机的加热和剪切作用能顺利熔融并进一步塑化。通过网格无关分析得出网格数量大于126万后,GCI(网格收敛指数)小于3%且最大压力变化幅度较小,确定采用网格数为1 261 205的网格进行模拟。首次使用FLUENT中的Solidification&Melting模型对锥形双螺杆挤出机加工含能材料的熔融过程进行模拟,得到熔融段熔体分数、流动速度和温度等参数;基于质量守恒定律模拟分析锥形双螺杆挤出机中药料熔融过程的压力变化。在此基础上,通过改变螺杆转速、机筒温度和螺杆温度,分析了工艺参数对熔融过程的影响;通过改变螺杆的槽深、导程和法向螺棱宽度,分析螺杆结构对熔融过程的影响。     

挤出机各段温度对开孔型橡塑共混材料性能的影响

研究开孔型橡塑共混材料在不同挤出加工工艺中结构形态及力学性能的变化规律。结果表明，挤出机的机头温度应稍高于发泡剂的分解温度，均化段温度要设在发泡剂分解温度区的低温段，在挤出加工工艺中，要特别注意挤出机均化段温度及机头温度的设定，温度设定不好会使发泡剂无法发挥作用。     

Troester的快速挤出法

Troester借助德国的现代模拟技术开发了一种高速新型单螺杆挤出机——45/25D RotospeedPXS。该机型可用于挤出TPEs和多种塑料。新的螺杆设计克服了目前加工的局限性,提高了快速下的加工能力。新袖珍型45mm挤出机加工速度为800r/min,产量与60mm挤出机以正常速度的产量一样。设计     

双螺杆挤出炸药模拟物的流场模拟分析及实验研究

为解决含超细粉体炸药模拟物中各组分的均匀分散混合问题,采用双螺杆挤出机试验及ANSYS有限元流场模拟分析,首先用平板流变仪测得炸药模拟物在特定温度下的流变参数,运用ANSYS的Fluid Dynamics模块对炸药模拟物在同向双螺杆挤出机的混合挤出流场进行模拟,以累积最大拉伸速率、加权平均剪切应力表征混合能力的大小。基于模拟结果,用同向双螺杆挤出机对炸药模拟物的混合流场进行实验,对经历不同混合流场的炸药模拟物进行SEM扫描电镜分析。结果表明,大导程和反向的螺纹元件能够提供较大的剪切和拉伸作用,有利于炸药模拟物的分散混合。     

基于磁-热耦合有限元法的挤出机电磁感应加热温度场模拟研究

通过Ansoft Maxwell和Ansys Mechanical软件对挤出机电磁感应加热的三维有限元模型进行磁-热耦合仿真研究,计算了挤出机机筒与螺杆在电磁感应加热条件下的电流密度分布以及涡流和涡流损耗;并将涡流损耗结果导入Ansys Mechanical热分析模型中,计算得到机筒与螺杆三维模型在电磁感应加热条件下的稳态温度场分布。通过模拟及节电效果估算表明:电磁感应加热方式是一种节能高效的挤出机加热方式。     

挤出机螺槽内物料温度分布的实验研究

将热电偶置入销钉挤出机的改造后的销钉内,从而测量了挤出机螺槽内物料的温度分布。由所得实验结果讨论了物料温度变化的原因及其影响因素,并对实验误差进行了详细分析,最后就实验方法和温度测量方法给出改进措施。     

主要工艺参数对串联式磨盘挤出机混合性能的影响

采用Polyflow软件模拟了聚合物熔体在串联式磨盘挤出机混炼段内的混合过程。将混合指数和分离尺度作为评价指标,借助统计学方法,分析了主要工艺参数(转速和喂料速率)对串联式磨盘挤出机混合性能的影响。研究结果表明:转速增大,串联式磨盘挤出机的分散混合性能和分布混合性能提高;喂料速率增大,串联式磨盘挤出机分散混合性能下降,但喂料速率对串联式磨盘挤出机分布混合性能影响较小。     

锥形和普通柱形单螺杆螺槽内熔体流动及混合对比分析

利用Polyflow软件对锥形单螺杆挤出机和普通单螺杆挤出机计量均化段进行流动与混合模拟.通过图形后处理和统计学处理得出速度场分布、剪切速率分布以及停留时间分布,对比说明了锥形螺杆比普通螺杆更有利于蓬松物料和热敏性物料的加工.     

沟面挤出机中的熔体温度分布

温度是挤出过程得以进行的重要条件之一。本文基于大量实验结果,提出了一个能真实地反映沟面挤出机内熔体初始温度的方程,进而求解出一个用于计算沟面挤出机内熔体温度分布的数学模型。     

AEM挤出工艺计算机模型

在胶料的挤出过程中温度会升高,从而引发焦烧问题。为了解决这一难题,研究人员采用Compuplast公司的Flow2000计算机模型,对AEM胶料的挤出过程进行了模拟,并与实验结果进行了比较。研究发现,在装有通用螺杆的挤出机中,胶料的温度比较低,在转速较高时,挤出机的排胶量仍较高。