T型挤出模具平衡流道的设计

T型挤出模具是一种广泛使用的平缝型模具。为提高熔体出口流率沿模具宽度方向的均匀性,采用现有设计方法设计流道时,通常采用增加歧管半径或减小阻流区厚度的方法,前者使熔体停留时间增加,后者使挤出压力急剧增加,工程中还需要采用其他措施才能满足使用要求。为此,文中提出采用厚度不同的两个阻流区,在满足熔体出口流率沿模具宽度方向均匀的条件下,利用流变学理论推导了两个阻流区的分界形状曲线;并将该方法与传统的T型模具设计方法进行了对比。结果表明:采用该设计方法,通过对歧管半径和两个阻流区厚度及其分界形状曲线的设计,能够显著降低熔体的停留时间,而其挤出压力能够根据工艺需求进行调整,可用于指导T型模具流道的设计。     

衣架型模头中熔融聚合物流动的三维有限元分析

研究了聚合物熔体在衣架型模头中的等温流动。采用幂律模型描述该熔体的流变行为,通过三维有限元方法对此流动进行模拟,从而得到其速度场的分布情况,并且着重讨论了衣架型模头的几何形状对速度场分布的影响,特别是对出口宽度方向速度均匀性的影响。     

数值模拟硬质聚氯乙烯双螺杆模具挤出过程

数字设计了双螺杆挤出扁口和圆口模具,使用有限元方法数值计算了两种模具内硬质聚氯乙烯熔体的非等温流场,分析比较了模具结构对熔体各物理量的影响.研究结果表明,与圆口模具相比,扁口模具过渡段压力小,熔体各物理量沿轴向变化较剧烈.在出口截面上,扁口模具内熔体速度和黏性热梯度小,速度均匀性高于圆口模具.但扁口模具内熔体压力、剪切应力、剪切速率和黏度梯度大.大的剪切应力引起大的离模膨胀.设计模具时应根据物料特性,综合考虑各方面因素来决定模具结构.     

螺旋芯棒式吹膜模头熔体流动特性的数值模拟

对吹塑薄膜螺旋芯棒式模头内熔体的流动现象进行了三维数值模拟。结果表明,随着螺槽的逐渐消退,螺槽内熔体的速度由入口处的沿螺槽方向流动逐渐变为沿模头轴向流动,而环形间隙内熔体的速度在入口处存在较小的环形分量,随间隙厚度的增加逐渐变为沿轴向流动。沿挤出方向,螺槽中熔体的压力等值线由垂直于螺槽逐渐变为垂直于轴向,环形间隙中熔体的压力等值线由倾斜于轴向逐渐变为垂直于轴向。     

塑料挤板模具的计算机动态模拟及优化设计

本文依据流变学理论,对塑料熔体在不同类型的挤板模具流道中的流动进行了理论分析,提出了依据等时效应及等压效应进行模具流道设计的优化设计模型,以实现塑料熔体沿模具出口截面均匀一致的挤出。     

纺丝箱用衣架型模头的流变学结构优化设计

为提高熔喷装备纺丝箱均匀分配熔体的性能，同时兼顾纺丝箱腔体制造技术与成本的要求，提出一种使用矩形截面歧管的衣架型模头设计方法。该方法基于Carreau-Yasuda黏度模型，保证了较低或较高流体剪切速率下设计方法的普适性，同时引入特征距离和形状因子概念，将以往具有渐缩圆形截面的分流歧管替换为具有恒定深度的矩形截面歧管，从生产制造角度实现对衣架型模头流道结构的优化。利用CFD软件PolyFlow进行仿真试验，结果表明：以该方法设计的纺丝箱模头能够获得整个幅宽范围内更为均匀的熔体出口速度，满足衣架型模头设计要求。     

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.     

基于有限元方法的聚合物共挤出界面形成过程数值研究

用有限元方法对两种不相容聚合物熔体在共挤出流道内的流动进行了三维数值模拟,计算了共挤出流动过程的速度场、压力场和应力场．根据数值计算的结果得到了沿流动方向和宽度方向的共挤出界面变化,并分析了入口体积流量和聚合物材料参数对共挤出界面偏移的影响．结果表明：宽度方向共挤出界面的形状和位置沿聚合物流动的方向不断变化;界面偏移量的大小随着流量差异的增加而增大;聚合物入口流量的变化是导致共挤出界面位置变化的决定性因素,流量比的变化对出口处界面形状的影响不大;两种聚合物粘度的不同会导致界面偏向粘度较低的熔体一侧．     

流率和牵引速度对两种聚合物熔体共挤出影响的数值研究

利用流体计算软件包POLYFLOW对两种熔体的二维等温共挤出进行了数值模拟，重点讨论了两种熔体的流率比和牵引速度对共挤出流动情况、界面形状和挤出胀大的影响．模拟结果表明：流率比增大，两种熔体的壁面平均剪切粘度比增加，流动性差异增加，挤出物层比增加；牵引速度增加，界面平直段增加，挤出物截面减小。     

挤出流动的力学行为 第一报;双组分流体的出口弯角与茶壶效应

本文从流体力学的基本定律出发,从理论上分析了流体在狭缝出口处的力学行为.研究表明,流体在出口横截面上的剪切应力是导致流体弯曲的根本原因;探讨了出口弯角的方向;导出了出口弯角的计算公式.实验采用流变性能不同的两种流体从狭缝模并列挤出,测定了弯角的大小和方向.实验结果与理论分析相一致.     

聚合物熔体在曲线型异型材挤出口模内三维粘弹流动数值模拟

利用罚函数有限元法,采用PTT粘弹本构模型,对聚合物熔体在C形和Y形截面异型材挤出口模内的三维粘弹流动进行了数值模拟。在相同挤出流量下,得到了口模内不同截面上的速度和应力分布。对模拟结果的分析表明：异型流道中存在的突出棱角会使局部流道截面的有效流动面积减小,产生收敛效应,收敛角越大,收敛效应越强。因而要保证熔体稳定流动,过渡区与成型区流线必须平滑连接;异型流道中不同的部位熔体所受的剪切和拉伸应力都有所不同,熔体受力历史差异可能导致制品质地不均匀,挤出口模设计中必须考虑熔体受力史。     

数值模拟橡胶挤出口模内熔体的非等温流动

使用CFD软件Polyflow,采用非等温的本构方程逆向挤出数字设计了汽车密封件橡胶口模.数值模拟该橡胶口模的挤出过程,数值计算了口模内橡胶熔体的非等温流场,讨论了温度对口模结构尺寸和橡胶熔体流变行为的影响.研究结果表明,沿熔体流动的方向,非等温熔体的平均速度和平均压力比等温的大,平均剪切应力和平均黏度都低于等温.与实际产品截面比较,非等温模拟的口模截面形状比等温的更接近实际情况,相对误差仅为1.63%.非等温的数值模拟更接近口模挤出的实际情况.采用非等温的本构方程设计口模将提高口模和产品的质量.     

聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内三维粘弹流动分析

利用罚函数有限元法，采用PTT粘弹模型，对聚合物熔体在直线型异型材挤出口模内的三维等温流动进行了数值模拟，得出了不同挤出量下的速度和应力分布．结果表明：口模截面上流动中心位于流动阻力较小的部分，而且这部分的流速较快；必须依据流动阻力的大小来匹配组成口模截面的各部分所对应的成型区长度，流动阻力大的部分，长度应较小，以免产生流动不平衡从而导致挤出物离模后的扭曲；过渡区对熔体在其上游的稳流区和在其下游的成型区内的流动均有明显影响；聚合物熔体的松弛时间对熔体流速无影响，对剪切应力的影响非常小，随着松弛时间的增大，熔体的粘弹性拉伸应力下降，而且熔体粘弹性拉伸应力对总拉伸应力的贡献很大．     

挤出模流道的优化设计

结合塑料熔体流变理论和实践经验，提出了塑料异型材挤出模流道优化设计的思想和方法．通过计算机对流道系统进行优化设计，使流体在流道中流动分布均匀．流道设计合理，缩短设计时间．     

宽截面铝型材挤压导流模应用研究

探讨了导流模内挤压铝型材的流动规律。提出了确定导流模最小厚度的理论依据。用流函数法确定了宽截面薄壁铝型材挤压变形动可容速度场、应变速率场及上限功率。讨论了变形程度、磨擦因子等参数对导流模最小理论厚度、挤压载荷的影响。得出薄壁型材导流模厚度的理论最小值。为导流模优化设计提供了理论依据。     

气辅挤出口模的研究现状

气辅挤出成型可以显著消除传统挤出成型中出现的挤出胀大、鲨鱼皮、耗能高等现象。在气辅挤出系统中,气辅挤出口模的设计是核心部分。介绍了国内外关于气辅挤出口模设计的特点,并进一步对口模设计进行了展望。     

花键冷挤压成形过程凹模入口半角优化数值模拟

以花键挤压成形过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件对花键的冷挤压成形过程进行模拟;以金属流动、变形程度、成形载荷和模具磨损等作为花键成形过程中的衡量指标,分别设定15°、20°、22.5°、25°和30°的不同凹模入口半角,模拟分析对花键冷挤压成形过程的影响。模拟结果表明,凹模入口半角为20°时,花键的整体成形质量最好。     

低密度聚乙烯熔体挤出胀大的实验和数值模拟预测

对一种国产低密度聚乙烯(LDPE)进行了经过长毛细管的挤出胀大流动实验则量，得到了挤出胀大比和流动曲线．测定了材料的线性和非线性粘弹性，并用PSM模型进行了表征，同时数值模拟了LDPE熔体的挤出胀大流动．预测结果与实验基本吻合，但在较高剪切速率下两者间还存在一定的偏差，分析了影响偏差的原因。     

Numerical Simulation of the Air Jet Flow Field in the Melt Blowing Process

The theoretical model of the flow field of the dual slot die in melt blowing process is founded. The model is solved numerically with finite difference method. The distributions of the air velocity component in x direction along x-axis and y-axis and the air temperature distributions along x-axis and y-axis are obtained via numerical computation. The computation results coincide with the experimental data given by Harphain and Shambaugh. The distributions of the air velocity and air temperature are introduced into the air drag model of melt blowing. The model prediction of the fiber diameter agrees with the experimental data well.