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UHMWPE是一种性能卓越的新型工程材料,具有摩擦系数小,磨耗低,耐化学药品性优良,耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、环保无毒等优点,工业用途十分广泛。然而“性能卓越,加工困难”是它的特点,也影响了该材料的应用。据统计,全世界50%左右的塑料是用挤出法来加工的,其中单螺杆挤出占有相当大的比例,而单螺杆挤出成型在UHMWPE的成型加工中只占很小的一部分。为了解决 UHMWPE 单螺杆挤出成型加工这一世界性难题,本课题组从2004年开始对 UHMWPE 挤出成型理论进行研究与探讨,并成功挤出了纯 UHMWPE 管材,有望促进 UHMWPE 管材的广泛应用,推动 UHMWPE 产业健康高速发展。
为了提高设计效率及准确度,拟开发出相应的 CAD 软件。本人在该项目中主要承担了CAD 软件的开发,对 UHMWPE 单螺杆挤出过程的挤出压力和温度进行模拟。本 CAD 软件的主要功能有:在给定挤出机的结构参数、原料性能、边界条件和初始条件的情况下,可以比较准确地计算出原料在挤出机中所形成的挤出压力值及其压力趋势图,从而来判别挤出压力是否满足要求;同时可以相对准确地计算出原料在整个成型过程中温度的变化信息,来判断整个熔融过程是否充分合理;若挤出压力或熔融过程不能满足设计要求,可以通过调整挤出机结构、边界条件等参数,来使得系统能产生适当的挤出压力和满足原料熔融过程充分等要求。
专用CAD软件经过一年多的不断测试和完善后,整个系统运行稳定,人机交互能力强,模拟数据与实际情况基本吻合,达到了预期目标。