Линии высечно-огневого формования при экструзии пластмасс: эксперименты по выдуванию пленки и численное моделирование.

Экструзия — важнейшая технологическая операция в отрасли переработки пластмасс.
Это удобный способ непрерывного изготовления сложных поперечных сечений с учетом строгих допусков по размерам, механическим свойствам и внешним характеристикам.
Экструзия — сложный и чувствительный процесс, даже при незначительных изменениях рабочих параметров.
Проблемы, возникающие в процессе экструзии, варьируются от эстетических дефектов до серьезных неисправностей, которые могут привести к остановке производственной линии.
В процессе экструзии возникает множество дефектов поверхности.
Это приведет к разрушению эстетических, оптических, электрических и механических свойств экструдированного изделия.
В пленочной, бумажной, трубной, проволочной и кабельной промышленности, где важны поверхностные свойства, эстетические проблемы будут создавать проблемы для рентабельности.
Даже если дефект поверхности является чисто поверхностным, он может стать дорогостоящим препятствием для продаж.
Линия формы представляет собой продольную вмятину или выступ, образованный на поверхности экструзии (1, 2).
Полосы могут тянуться на несколько сотен футов.
Если линия формования серьезно препятствует экструзии, технологическую линию необходимо закрыть для очистки формы.
Это дорого, если требуется регулярно.
Несмотря на коммерческую значимость этих дефектов, существует очень мало литературы, посвященной линии смерти, как в экспериментальных, так и в теоретических исследованиях.
Ранее мы уже рассматривали механизм и факторы, влияющие на формирование линии смерти, а также методы подавления этих полос (1,2).
Здесь мы сначала кратко расскажем о том, как измерять и характеризовать прямую линию (
Измерение линии пресс-формы)(2).
Поскольку линия отливки обычно видна на выдуваемой пленке, мы проводим эксперимент с выдуваемой пленкой, чтобы изучить, как диаметр зависит от размера, формы и положения дефекта формы, а также от различных параметров работы.
Эмпирическая взаимосвязь между линией литья и дефектами, свойствами материала и условиями эксплуатации была исследована с использованием безразмерной группы.
Полученные результаты количественно определяют важность этих факторов в формировании линий литья.
Для лучшего понимания гидродинамики формирования линии формования мы использовали fimap для моделирования свободного поверхностного потока расплава полимера, выходящего из края формы (версия 8.52)(3).
В частности, мы изучаем, как дефекты пресс-форм, свойства материалов и условия эксплуатации влияют на линию формования.
Полученные результаты были сопоставлены с результатами эксперимента.
Линия штамповки, определяющая дозировку, представляет собой длинную поверхностную полосу.
Как и другие дефекты поверхности, они видны, потому что рассеянный ими свет отличается от света на остальной поверхности.
Следовательно, оптическое измерение поверхности помогает разработать измерение толщины линии пресс-формы (2).
В нашем методе измерения толщины линии пресс-формы мы классифицируем линию пресс-формы как отдельную полосу на гладкой поверхности или распределенную полосу по всей поверхности (2).
Мы измеряем форму пресс-формы с помощью механического профилометра.
Изолированные и распределенные линии литья можно описать следующим образом.
Измерение формы формовочной линии также помогает углубить наше понимание гидродинамики процесса ее образования.
Существует три способа описать линию литья (2): 1.
Используйте полный профиль линии пресс-формы. 2.
Визуально сравните линию литьевой формы со стандартным образцом, полученным методом чеканки.
Это водные или полуводные виды спорта.
Количественные методы, ориентированные на косметические средства для изготовления пресс-форм. 3.
Статистика линии формования.
Первые два метода подходят для отдельных линий штамповки на гладких поверхностях, а третий метод — для распределенных линий штамповки.
Здесь мы сосредоточимся на изолированных линиях кристаллизации на выдувной пленке, которые характеризуются использованием их профилей, а также базовой шириной и высотой.
Производство пленочных выдувок осуществляется на установке для выдувания пленки «Желтая куртка» в башне 6536.
Используя экструдер Killion, гладильную доску толщиной 19 мм, постоянный шаг 19 мм и угол полета 17,7°.
Соотношение длины ствола к его диаметру составляет 24:1.
Глубина винтового канала варьируется от 3.
5 мм до 1 в зоне кормления.
Площадь измерения 3 мм.
Для изучения влияния условий эксплуатации на линию формования измеряются скорость вращения шнека (производительность Q), скорость отвода ([V. sub. f]) и коэффициент усиления (BUR).
И температура плавления ([T. sub. e])
Изменения происходят независимо.
Температуру трехцилиндрового нагревателя и нагревателя головки штампа можно устанавливать отдельно.
Эти изменения температуры составляют менее 5 градусов Цельсия в каждом эксперименте по экструзии.
Рисунок 1 немного]
Имеются внешние формы для выдувной пленки (бочка) и внутренние (оправка) элементы (см. рис. 1).
Полимер экструдируется через петлю.
Подача воздуха фиксированного объема осуществляется снизу через специальные каналы стержня сердечника.
Это было сделано в самом начале.
Сначала отрегулируйте диаметр пузырьков, а затем периодически корректируйте его.
Контролируйте внутреннее давление воздуха внутри пузырька с помощью манометра.
Дефекты стержня сердечника и кромки являются основными причинами образования линии пресс-формы (1,2).
Чтобы исследовать, как они вызывают образование формовочной линии, мы обработали два дефекта, создаваемых с помощью ручного пресса, которые определяют форму, размер и положение.
Обе мандалы изготовлены из низкоуглеродистой стали марки 1018.
Все дефекты стержня очень большие, в результате чего профиль линии литья становится достаточно крупным для проведения анализа.
Все размеры дефектов плесени указаны в таблицах 1 и 2.
Для повышения эффективности на каждом стержне сердечника имеется множество дефектов.
Дефекты равномерно распределены по периметру стержня, чтобы минимизировать их взаимодействие.
Рост обоих Хартов составляет 19 дюймов.
0,5 мм, диаметр 21,08 мм.
Внутренний диаметр цилиндра составляет 26.
16 мм, образуя таким образом кольцевой зазор 2,540 мм.
В формовочном ведре дефектов нет.
Низкий линейный материал
Полиэтилен низкой плотности (LLDPE) Dowlex™ 2045 (Dow Chemical) и высоко-
Полиэтилен высокой плотности (HDPE)Paxon[TM](
Использовались материалы компании Exxon Chemical Company.
В таблице 3 перечислены их физические свойства.
В ходе эксперимента необходимо медленно подавать воздух, чтобы получить стабильный пузырек с определенной плотностью пузырьков (BUR).
Тонкопленочные пузырьки легко подвержены влиянию температуры окружающей среды и воздушного потока.
Поэтому все эксперименты проводились при одинаковой комнатной температуре и при минимальном потоке воздуха в лаборатории.
При смене тестового материала используется скорость вращения шнека новой смолы 25 об/мин, а время прохождения шнека и формования составляет около 30 минут.
С момента создания мертвой губы...
Система Up может активировать линию формования и очищать край формы латунным инструментом перед каждой экструзией, чтобы избежать царапин.
В процессе каждого выдувного формования пленки, после стабилизации пены, пленку следует отжимать в течение 1 минуты, затем собрать и взвесить.
Подготовка образца с использованием алюминиевого держателя образца, в плоской и закрепленной пленке для сканирования линии формы (см. рис. 2).
Прямоугольный стеклянный лист посередине обеспечивает плоскую поверхность для удержания пленки.
Затем прикрепите пленку FilmOn Ann к стеклу с помощью двух палочек.
Шероховатость поверхности стекла [R. sub. q] составляет 0,04 [мкм].
M — достаточно низкое значение, погрешность измерения линии кристалла незначительна.
Пленку для выдувания необходимо обрезать по размеру стеклянного листа на держателе.
Для повышения точности измерений
Приклейте пленку к стеклянному листу скотчем.
Для предотвращения задержек воздуха под пленкой необходимо обеспечить полное сцепление, которое деформирует линию пресс-формы.
Избыточная власть также может исказить линию смерти.
Линия литья располагается перпендикулярно продольному направлению кронштейна.
При прохождении через пленку контурный стилус обрисовывает их форму.
Измерение формы линии литья с помощью механического щупового анализатора профиля [R]System 4000.
Он имеет стилус с радиусом 2,54 [микро]
М, 200 мг
Скорость сканирования 0.
25 мм/с, обычное увеличение.
Рисунок 2:
Профилометр был откалиброван с использованием двух различных эталонов.
Калибровка также необходима при настройке профиля светового луча или алмазного стилуса.
Однако это не требуется, если речь идёт всего лишь о переключении фрагментов видео.
Перед анализом, чтобы обеспечить правильный диапазон показаний, каждый образец пленки предварительно упаковывали два или три раза.
Затем необходимо перезаписать данные с помощью стилуса.
Можно завершить весь процесс вплоть до создания производственной линии по изготовлению пресс-форм.
Нарисуйте контур линии пресс-формы на сетке с заданным масштабом и автоматически рассчитайте высоту шероховатости.
Однако, поскольку прямые линии на выдувной пленке изолированы и не распределены равномерно, их балансировка осуществляется с помощью ширины и высоты основания, а не статистических данных.
К сожалению, наш анализатор стилуса является симулятором.
Все профили линий пресс-форм должны быть оцифрованы вручную с чертежа, а затем охарактеризованы и сопоставлены с использованием соответствующего масштаба высоты и ширины.
Результаты эксперимента и обсуждение. На рисунке 3 представлены микроскопические изображения типичных дефектов пресс-формы и их диаметры.
Измерение линии литья с помощью профилографа со щупом показывает отличную производительность (см. рис. 4).
Некоторые из этих различий обусловлены цифровизацией.
Форма линии литья на нашей выдувной пленке обычно асимметрична.
Это может быть связано с 1)
Незначительная деформация дефектов формы, 2)
Дефекты в подготовке образцов, 3)
Эксцентриковый вал в выдувной пленочной форме, или 4)
Смещение образца во время анализа с помощью щупа.
Для получения результатов мы использовали безграничную группу в нашем размерном анализе (2).
Мы считаем, что наши наблюдения количественно описывают, как различные факторы влияют на формирование линии литья.
Хотя конкретные значения будут варьироваться в зависимости от оборудования и материалов, мы считаем, что наши результаты укажут на правильную тенденцию.
Рисунок 3 слегка][
Рисунок 4 слегка][
Рисунок 5. Слегка]
Размер дефекта пресс-формы, а именно размер формовочной проволоки, в значительной степени зависит от размера дефекта пресс-формы.
На рисунке 5 изображено прямоугольное углубление 13 и линия его формы на полиэтиленовой пленке высокой плотности (HDPE).
Визуальный осмотр показывает, что если отсутствует растяжение вниз по потоку и BUR = 1, то размер дефекта кромки и линии его формы имеют одинаковый порядок величины.
На рисунке 6 сравниваются линии литья на пленке из LLDPE, образованные тремя липинами 12, 13 и 14 на стержне сердечника m1.
У образца I1 с вдавленной поверхностью линия Die выступает на обеих поверхностях выдувной пленки.
Ни одна из сторон фильма не является плоской.
Отобразить контур стилуса невозможно (см. рис. 7).
Результаты для пленки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) аналогичны.
Из таблицы 1 видно, что вмятины 12, 13 и 14 имеют одинаковую высоту, но разную ширину, 12.