【摘要】：聚氯乙烯(PVC)管的固有優(yōu)勢決定了自身可以提供不同的工程領(lǐng)域建設(shè)的需求,同樣也是塑料供應(yīng)市場份額占比最大的管材塑料。但對于硬聚氯乙烯(PVC-U)管材而言,由于受單軸拉伸工藝影響導(dǎo)致自身環(huán)向強度不足,增加壁厚保證強度會導(dǎo)致生產(chǎn)PVC管用料的增多,同時也會帶來其他新的問題。而通過分析現(xiàn)有的PVC改性材料中,物理自增強的雙軸取向聚氯乙烯(PVC-O)管與化學改性自增強管材相比更具有發(fā)展?jié)摿εc優(yōu)勢。完善現(xiàn)有的雙軸取向聚氯乙烯管材擴張成型工藝及對工藝提出技術(shù)改進是發(fā)展PVC材料的必然需求。下面是本課題的主要內(nèi)容:(1)分析現(xiàn)有PVC管材應(yīng)用狀況,就為何選擇PVC-O管展開討論,介紹適用于該種管材生產(chǎn)的雙軸取向拉伸工藝的技術(shù)方法,并與合作方完成了一種改進式的PVC-O管的成型工藝,提供了詳細地原料、設(shè)備與工藝流程。(2)針對基于模拉法雙軸取向拉伸工藝,對取向裝置的模頭進行改進,引出階梯擴張芯模的設(shè)計概念,并歸類主參數(shù)設(shè)計階梯擴張芯模外結(jié)構(gòu),并給出了兩種承布方案,此舉旨在促使管坯逐級擴張,通過細節(jié)化設(shè)計,提升了取向的可靠性與易實施性,并通過生產(chǎn)線引入階梯擴張芯模完成了PVC-O管的制備。(3)為驗證管材發(fā)生了材料自增強,通過有序度測試實驗與材料力學相關(guān)測試實驗對比了取向工藝生產(chǎn)的成品管材料與傳統(tǒng)同配方未取向材料的性能參數(shù),X衍射儀得到的結(jié)果是PVC-O比PVC-U進程原子排布更加有序,材料力學試驗表明PVC-O比PVC-U在環(huán)剛度、環(huán)柔度上占優(yōu),且環(huán)柔度與材料裂紋試驗表明PVC-O比PVC-U更難被破壞,材料力學試驗均證實了PVC-O管優(yōu)于傳統(tǒng)PVC-U管材,且對應(yīng)章節(jié)列舉的試驗表明改進工藝提升了PVC管材產(chǎn)品的質(zhì)量。(4)在完成上述任務(wù)的基礎(chǔ)上進一步提出擴張芯模拓撲優(yōu)化設(shè)計,借助漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法重新設(shè)計了擴張芯模的內(nèi)結(jié)構(gòu),根據(jù)優(yōu)化結(jié)果挑選了值得優(yōu)化的一種承布方案,針對承布方案中所屬的內(nèi)支撐片進行了輕量化設(shè)計,得到最優(yōu)設(shè)計工況,材料去除了16%,最大應(yīng)力下降了2%,并重新輸出了可以二次編輯的優(yōu)化模型。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ325.3

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本文編號：2756007