新型螺杆的初步研究

在当前我国塑料工业飞速发展的大好形势下,高速高效挤出日益成为一个迫切需要解决的问题。而在高速高效挤出机的几个关键问题中,螺杆的结构与参数是否合理更具有重要的意义。生产中的大量事实表明:合理地改变螺杆结构与参数,不仅能使挤出机的产量有较大的提高,而且在改善挤出质量,例如促进各种添加剂的分散,改善混炼效果,降低挤出温度,减少径向温差,压力波动和温度波动,增加螺杆对物料的适应性等方面,都有良好的效果。几年来,在兄弟单位的大力支持下,我们前后试验了四根分离型螺杆、七根屏障型螺杆、一根双屏障螺杆,一根分流型销钉螺杆、一根DIS螺杆和三根用来对比的普通螺杆。     

复杂螺杆的参数化设计CAD

双螺杆塑料挤出机中的螺杆较为复杂,螺杆的结构和参数对挤出过程起决定作用.详细分析了螺杆的主要结构形式和螺纹参数的确定方法.以VB为工具研究开发的螺杆参数化设计系统可根据挤出机的用途、产量、原料等使用要求,快速实现双螺杆参数化设计CAD过程,并能方便地根据某些特别要求做出局部调整.     

螺杆轴向振动挤出成型装置的设计及振动特性仿真

首先,提出了一种新型的机械式螺杆轴向振动挤出成型装置,分析了螺杆轴向振动的工作原理;其次,基于包络线理论,导出了凹凸激振曲面的数学模型,据此建立了螺杆轴向振动挤出成型装置的三维模型;然后,基于受力分析,建立了螺杆轴向振动物理模型,并对关键参数的求解进行理论推导;最后,运用ADAMS软件对螺杆轴向振动挤出成型装置的振动特性进行动力学仿真.仿真结果表明,该振动挤出成型装置的振动波形符合规定的简谐振动规律,波形失真度小,振动较为稳定,说明该装置是可行和有效的.     

全啮合同向旋转双螺杆挤出机螺槽中压力分布的研究

应用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程建立了高分子聚合物在双螺杆挤出机螺槽中压力分布的计算模型．分析了喂料量、螺杆冷却方式、螺杆转速等操作工艺参数与螺槽中压力分布的关系，以及压力分布对挤出物质量（即挤出物的物理性质和力学性能）的影响．通过改善螺槽中的压力分布，寻找最佳操作工艺参数，并在此操作条件下进行了实验论证．     

流变理论在挤出成形中的若干应用

本文从流体力学和流变学的角度出发,对胶料在挤出过程中的流动和变形进行了定量的描述,在此基础上,讨论了挤出工艺参数合理选取的原则;阐述了螺杆几何参数优化设计的原理;指出了实现稳定挤出的必要条件。文中附有计算实例和线图,供参考。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

特种工程塑料螺杆挤出纤维的成型机理

基于特种工程塑料纤维拉伸及冷却固化段的流变特性，选用White-Metzner本构方程，推导出了特种工程塑料螺杆挤出纤维成型过程的非定常拉伸流动数学模型．通过对此数学模型进行简化，并用差分法进行数值计算，求出了特种工程塑料PEEK纺丝线上的速度分布及拉伸应变速率分布，为特种工程塑料螺杆挤出纤维成型装置的设计和纤维成型过程工艺参数的确定提供了理论依据．     

苯乙烯反应挤出过程模拟及数值计算

在SHL-Ф35型自洁式、同向旋转双螺杆挤出机上进行了以丁基锂为引发剂的阴离子聚合苯乙烯反应挤出实验。采用静态实验法得到物料在螺杆结构中的填充度分布,在此基础上用平板模型对反应挤出过程进行了模拟。对沿螺杆轴向反应转化率,以及反应热、耗散热、机筒导热等热传递现象所致的温升进行了数值计算,计算结果与苯乙烯反应挤出实验结果比较,符合良好。     

基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备：自主创新国际领先

日前．由华南理工大学和广州华新科实业有限公司共同完成的“基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备”项目通过了鉴定。该项目利用高分子材料拉伸流变控制的塑化挤出原理,研制出了由定子、转子及叶片组成的无螺杆塑化和具有正位移输送特性的挤压系统,突破了传统螺杆塑化挤出理论,实现了拉伸流变起主要作用的高效塑化挤出。     

熔融挤压成形螺旋挤压机构设计

依据挤出理论和已有的经验,对螺杆的各个参数进行详尽的设计,将槽深激变型螺杆设计成三段:加料段、压缩段和计量段,并对此进行了较详细的分析,使得螺旋挤压机构具有很大的流量,且流量均匀.同时设计出喷头结构,系统控制借助于加工中心数控系统来实现.     

丁苯多嵌段共聚物反应挤出过程研究

在SHL-Φ35型紧密啮合同向旋转双螺杆挤出反应器中,以丁基锂为引发剂,丁二烯和苯乙烯混合进料,合成了丁苯多嵌段共聚物。采用静态实验法对物料在两组螺杆结构中的填充度分布和螺杆径向粘均分子量分布进行计算,同时对螺杆几何结构与材料性能的关系以及单体在挤出反应器中的聚合过程进行了考察,提出了以丁基锂为引发剂、反应挤出合成丁苯多嵌段共聚物两段聚合过程机理。     

双螺杆多材料3D打印挤出机构设计与仿真分析

针对目前3D打印单一材料不能完全满足应用性能要求的现状,设计出一种双螺杆挤出式3D打印多材料的混合打印机构,用于高固含量陶瓷浆料的挤出成型。通过对双螺杆的重要参数进行设计和计算,实现了双螺杆机构的小流率稳定挤出。使用ANSYS的POLYFLOW模块对螺杆转速1～15 r/min下流体的流变特性进行仿真分析,得到整个流道压力场、速度场和剪切速率场的分布规律,仿真结果表明出口流率范围为0.66～6.48 mm³/s,打印速度为2～23 mm/s,适合陶瓷浆料挤出成型。同时对打印机构的混合性能进行评估,得出不同螺杆转速下的材料组分分布,并采用示踪粒子法得到粒子的停留时间分布函数和累积停留时间分布函数;结果表明,螺杆转速越高,其轴向混合能力越弱,自洁能力越强。所设计双螺杆挤出机构可以满足低转速小流率的高精度打印,实现多种材料变组分的实时混合和精准打印。     

振动力场作用下PP/CaCO3共混物的力学性能

为研究新型动态三螺杆挤出成型技术对制品力学性能的影响,以PP/CaCO3共混物作为研究对象,在振动频率0～60Hz、振幅0～250μm的范围内对三螺杆挤出机施加振动,制成试样后进行拉伸强度、冲击强度测试和扫描电镜观察,研究不同振动参数对共混物力学性能及断面形态结构的影响.结果表明:制品的力学性能对振动参数的响应存在一个最佳值;与没有引入振动(稳态)的挤出相比,振动频率为20Hz、振幅为225μm时,共混物的冲击强度提高了21.7%;振动频率为20Hz、振幅为145μm时,共混物的拉伸强度提高了10.4%.     

条槽剥离型动态混合器结构参数对混合性能的影响

讨论了条槽剥离型动态混合器的结构参数对混合性能的影响,并探索了其规律性。结果证明,选择适当的结构参数,有利于提高螺杆挤出量、降低功耗、稳定温升以提高熔体质量。更为重要的是,可以增强条槽剥离型动态混合器的混合性能,使其达到甚至超过球窝型动态混合器。     

硬质聚氯乙烯低发泡挤出专用料的研究（2）：挤出工艺过程研究

研究了挤出工艺过程中螺杆转速，挤出温度，机头温度等对硬质ＰＶＣ低发泡挤出过程稳定性的影响，同时研究了含气ＰＶＣ熔体的特殊流变性能。     

生物可降解PBST非织造布成型工艺与性能

通过优化工艺参数研制出性能良好的聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)熔喷非织造布,采用单因素分析法讨论了模头温度、挤出速度、喷气压力和接收距离等成网工艺参数对其性能的影响.研究表明:随着模头温度的升高,螺杆挤出速度的减小,喷气压力和接收距离的增大,纤维直径逐渐减小;而纤网纵向断裂强力随着模头温度和喷气压力的升高均先增大后减小,随着挤出速度的增大和接收距离的减小而逐渐增大.此外,纤网的透气率和面密度不匀率也与熔喷工艺参数密切相关.     

螺杆挤出成型新理论概述

本文从螺杆挤出机的基本职能出发,对比剖析各种挤出成型理论的利弊,进而分别阐述挤出成型三大组成部分,即固体输送理论、熔融理论和熔体计量理论的新进展。希望对于挤出成型工艺和挤出机设计能有一定的指导意义。     

单螺杆振动诱导熔体输运模型与实验研究

采用自行修正的Tanner本构模型建立了单螺杆振动诱导塑化挤出机在熔体输运过程中的近似解析模型,根据黏性耗散功相等推导出了振动力场对熔体表观黏度的影响系数;并在单螺杆振动诱导塑化挤出机上就振动力场对聚合物熔体输运过程的影响进行了实验研究,分析了螺杆振动频率与振幅对挤出压力和挤出特性的影响规律.理论与实验结果均表明,单螺杆振动诱导熔体输运可实现低压挤出,但会导致螺杆特性变软.     

秸秆成型再生燃料生产工艺探讨

针对目前传统秸秆成型再生燃料生产工艺中存在成型螺杆磨损快、原材料运输不便以及工人工作环境差等不足,提出了采用原料预成型与集中处理的固化预热压缩成型新工艺和建立新型全螺纹三段可更换式（加料段、搅拌段和挤出段）成型螺杆的设计理念。指出料筒内压力和料温在成型螺杆的挤出段均是最高的,并在此基础上,设计了相应的成型机,为高效率、低污染、高质量生产秸秆成型再生燃料提供了一种可借鉴的解决方案。