流变学第七章.ppt

螺杆工作部分可分为三段 1）吃料段 物料为固体状态 2）压缩塑化段 物料由固态逐渐转变为粘流态 3）匀化计量段 从压缩段来的粘流状物料在此进一步压紧、塑化、拌匀，并以一定的流量和压力从机头口型流道均匀挤出。这一段中螺槽截面是均匀的，研究理论即流变学理论。 螺杆的压缩比从定义上说是指吃料段物料容积与计量段物料容积之比，不过我们常用槽深比表示，即吃料段最后一个螺槽深度与匀化计量段第一个螺槽深度的比值。 螺杆挤出机要稳定工作，必须使口模的输送能力与匀化计量段的输送能力相匹配，而且要兼顾吃料段的吃料能力及压缩塑化段的塑化、熔融情况。 29 设螺槽断面为矩形细纹，等深等宽；任一小段螺槽内物料的流动近似视为两平行板间的流动。 螺槽内任一点的速度可沿螺纹方向和垂直于螺纹方向分解 7.2.1 物料在匀化计量段螺槽中的流动 图7-12 机筒与螺杆的平面展开 图7-12 机筒与螺杆的平面展开图及坐标系的安排 7.2.1.1 对挤出成型过程作如下简化处理 1)设被加工物料为不可压缩的牛顿型流体；物料在螺槽的流动为连续的、等温的稳定层流。 2)物料在挤出机内承受的压力梯度沿螺杆轴向为定值。 3)物料沿机筒及螺槽表面无滑移；忽略重力与惯性力的影响。 图7-13 挤出机及机头中物料压力分布曲线 连续性方程为： 由于螺槽等深等宽，所以有： ?运动方程为c： 7.2.1.2 螺槽内物料的速度分布及体积流量 为常数 对方程a 二次积分 并利用边界条件 得到槽内物料的速度分布为： 可写成： 螺槽内物料的体积流量为 拖曳流又称正流，是熔体沿螺槽向着机头口模的前进流动。 压力流，与正流方向相反，由于机头处的分流板和口模等的阻流作用，产生的反压引起的逆流，是反向的压力流动。 漏流 是由于物料在一定压力作用下，沿x方向流过螺槽突棱顶部与机筒内壁的径向间隙 造成的。 为常数，求解方程b 并利用边界条件： 得 进一步求得漏流的体积流量 将三部分体积流量相加，得到在螺杆匀化计量段物料总体积流量 将总体积流量的表达式改写为： 公式的意义 7.2.2 机头口型中物料的流动 牛顿型流体流过圆形管道的压力流流量公式， 物料通过机头口型的流量应满足以下公式： K 称机头口型区的流通系数，取决于机头口型的几何参数和流动液体的类型。K 值越大表示流通阻力越小。 对处于稳定挤出状态的螺杆挤出机而言,通过螺杆部分的流量一定要与通过机头口型区的流量相等，物料在螺杆部分的压力降也要与在机头口型区的压力降相等。即 加工牛顿型流体时螺杆匀化计量段与机头口型的工作特性曲线 两组曲线的交点符合条件 应当为螺杆挤出机正常挤出的稳定工作点。可从下列方程组求得： 解方程组求出，这样的工作点满足： 在简化假定的基础上得到的理论与实际挤出过程有出入。实际分析挤出成型过程的流变状况时，要根据实际情况对简化理论进行修正。主要的修正方法有两种： 一是基于螺槽尺寸的非理想化所作的修正； 一是基于物料的非牛顿型流动性作的修正。 7.2.3 理论的修正 不稳定挤出系数： 为匀化计量段入口处物料内的压力 7.2.4 实行稳定挤出的一些流变学考虑 实行稳定挤出的一些流变学措施 1）尽量减少不稳定源。匀化计量段入口处的压力应尽可能保持稳定，这要求加料口供料速度必须均匀。 2） 实行稳定挤出的一些流变学措施 已知反流系数 与 成比例（L为螺杆长度）， 漏流系数 与 成比例。由此可见，要实现 稳定挤出，在其它条件不变的情况下，应适当地减少螺槽深度h 和减少机筒与螺杆突棱的间隙 （注意两者均以三次方比率影响 u ）。 由 得 3） 实行稳定挤出的一些流变学措施 调节机头流通系数可调节挤出过程的稳定性。一般小口径机头K 值较小，u 值较小，易实现稳定挤出。 4）由公式 和 实行稳定挤出的一些流变学措施 物料粘度越大，挤出不稳定系数u越小，因此在保证质量的前提下，适当降低挤出温度，有助于稳定挤出。 5）适当增加螺杆长度 L，也使不稳定系数下降。 Thank you ! 作业 1.螺杆挤出机要稳定工作，必须使____ 与 ________相匹配。 2. 3. 讨论实行稳定挤出的一些流变学措施。 某压延机的双辊筒，其半径R=350mm,长L=1800mm, 两辊筒最小间距 2 =1mm, 加工物料的 粘度104 Pa.s, =40m/min，脱辊时片材的厚度1.45mm。求辊隙间的最大压力 。 在辊筒上的成型加工过程中，物料中的最大压力 是在_______________达到的。 第七章??高分子材料典型加工成型过程的流变分析 7.1