本文選題：塑料微管　切入點(diǎn)：擠出成型　出處：《南昌大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：本文中作者將氣體輔助技術(shù)應(yīng)用于塑料微管擠出,通過(guò)對(duì)塑料微管擠出口模的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工藝條件合理地控制,在環(huán)形熔體與口模內(nèi)壁面和芯棒外壁面之間分別形成穩(wěn)定的氣體層,起到熔體完全滑移擠出的效果,極大地減小了熔體在口模壁面上和出口處的應(yīng)力集中,從而消除了傳統(tǒng)塑料微管擠出產(chǎn)生的擠出脹大、熔體破裂和扭曲變形等問(wèn)題。為了驗(yàn)證氣輔技術(shù)應(yīng)用于塑料微管擠出的可行性及探明相關(guān)因素對(duì)塑料微管氣輔擠出成型的影響和規(guī)律。采用理論分析和實(shí)驗(yàn)等方法,對(duì)塑料微管氣輔擠出成型進(jìn)行了研究,具體包括:1.對(duì)塑料微管氣輔擠出進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了物性參數(shù)、工藝參數(shù)和氣輔長(zhǎng)度等的影響規(guī)律;另外,研究了四種不同氣輔模式的影響。研究結(jié)果表明:1)采用內(nèi)外雙層氣輔技術(shù)可以很好地解決傳統(tǒng)塑料微管擠出存在的擠出脹大、熔體破裂和扭曲變形問(wèn)題;2)與傳統(tǒng)無(wú)氣輔相比,氣輔擠出塑料微管在物性參數(shù)和工藝參數(shù)影響上存在差異;3)適當(dāng)增加氣輔長(zhǎng)度可以減小塑料微管擠出脹大效應(yīng)。2.探究了尺寸效應(yīng)(擠出脹大和黏度-尺寸效應(yīng)、表面張力效應(yīng)、熔體可壓縮效應(yīng)、滑移效應(yīng)和粘性耗散效應(yīng))對(duì)塑料微管氣輔擠出成型的影響及規(guī)律。研究結(jié)果表明:1)與無(wú)氣輔擠出相比,氣輔技術(shù)在一定程度上減小了尺寸效應(yīng)對(duì)塑料微管擠出帶來(lái)的影響;2)對(duì)于滑移效應(yīng)而言,氣體與壁面之間的滑移對(duì)塑料微管氣輔擠出成型的影響很小,而氣體與熔體之間的滑移影響較明顯;3)尺寸效應(yīng)聯(lián)合作用時(shí),氣輔擠出的塑料微管內(nèi)外徑產(chǎn)生了向內(nèi)收縮、壁厚增大現(xiàn)象。3.構(gòu)建了“氣-液-氣”的塑料微管氣輔擠出模型,利用有限元數(shù)值方法,探究了氣體和熔體工藝參數(shù)對(duì)塑料微管氣輔擠出成型的影響,以及氣體與熔體相互之間的影響。研究結(jié)果表明:1)“氣-液-氣”多相分層流模型可以很好地反映出氣體/熔體工藝之間的相互影響作用;2)隨著氣體層長(zhǎng)度和厚度增大,氣輔層對(duì)熔體產(chǎn)生的應(yīng)力越大,反映出對(duì)微管熔體流動(dòng)干擾影響越大,故選擇合適的氣輔長(zhǎng)度和厚度對(duì)塑料微管氣輔擠出穩(wěn)定性至關(guān)重要;3)采用與熔體流動(dòng)方向成小角度的氣輔進(jìn)氣方式,減小了內(nèi)外氣墊膜層在氣體入口處對(duì)熔體流動(dòng)的影響;4)塑料微管氣輔擠出成型數(shù)值模擬中考慮氣體可壓縮性可以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.優(yōu)化設(shè)計(jì)和加工了塑料微管氣輔擠出口模。其中,確定了氣輔擠出口模出口的形狀和尺寸;采用正交實(shí)驗(yàn)結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法,確定了口模的4個(gè)關(guān)鍵幾何參數(shù)(分流角、壓縮角、壓縮比和無(wú)氣輔段長(zhǎng)度)最優(yōu)組合。最后,基于優(yōu)化設(shè)計(jì)的口模,通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了工藝參數(shù)對(duì)塑料微管氣輔擠出成型的影響規(guī)律,并得到了最優(yōu)工藝參數(shù)。5.搭建了塑料微管氣輔擠出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)研究了氣體和熔體工藝參數(shù)等,對(duì)聚丙烯塑料微管氣輔擠出成型尺寸和表面質(zhì)量的影響;同時(shí),實(shí)驗(yàn)對(duì)比了四種不同氣輔模式對(duì)塑料微管擠出成型的影響。實(shí)驗(yàn)研究表明:1)當(dāng)其他條件不變時(shí),隨著螺桿轉(zhuǎn)速增加,氣輔擠出的塑料微管內(nèi)外徑和壁厚逐漸增大;隨著牽引速度增加,微管內(nèi)外直徑和壁厚均成線性減小;隨著外氣輔壓力增大,氣輔微管表面由光滑平整逐漸變得出現(xiàn)波紋;隨著內(nèi)氣輔壓力增大,微管內(nèi)外徑增大而壁厚變薄;熔體和氣體溫度對(duì)塑料微管表面光滑度、透明度和氣輔穩(wěn)定性有顯著影響;2)通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)方法得到了最優(yōu)的工藝參數(shù)組合為:熔體和氣體溫度230℃、螺桿轉(zhuǎn)速5.55r/min、牽引速度27mm/s、內(nèi)氣輔流量0.055m3/h、外氣輔流量0.8m3/h、內(nèi)氣輔壓力65k Pa、外氣輔壓力150k Pa;3)對(duì)塑料微管的宏觀形貌和微觀表面質(zhì)量表征結(jié)果表明,氣輔技術(shù)較好地消除了傳統(tǒng)擠出產(chǎn)生的“擠出脹大”、“熔體破裂”和“扭曲變形”等問(wèn)題,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ320.663

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