玻纤增强PA66密封异型材挤出成型数值模拟及实验研究

来源 :武汉工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:myjjoey
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随着应用领域的扩展和对产品性能要求的不断提高,塑料异型材产品截面形状向着精密化、复杂化的方向发展,同时增强型和共混改性等各种流动性较差的塑料复合材料逐渐应用在复杂截面异型材挤出制品中。玻纤增强PA66作为重要的增强型工程塑料被应用在异型材挤出制品中,然而由于其结晶度高,在熔点附近材料的流动性能受温度和剪切速率的双重影响,表现出挤出成型时流动的非线性,给密封异型材的稳定挤出造成很大困难。因此,研究玻纤增强PA66复合材料的流动性能与挤出模具设计、数值模拟以及挤出工艺设计相适应,成型出尺寸和形状良好的连续密封异型材制品,对玻纤增强PA66复合材料成功应用于挤出成型有着重要的理论意义和使用价值。本文首先应用毛细管挤出流变仪研究玻纤增强PA66复合材料的流变性能,分析挤出成型时影响熔体粘度的主要因素及其规律,建立适用材料流动性能的本构方程,获得较为真实的材料流动物性参数值,为密封异型材挤出过程数值模拟和工艺设计提供数据依据。其次,在流变性能研究结论的基础上,以有限元数值模拟软件ANSYS为平台,模拟分析密封异型材挤出模具内熔体三维流动的过程和规律,提出一种评价挤出流动平衡性的方法,分析螺杆转速和熔体温度对挤出模具出口截面上熔体流动平衡性的影响规律。提高螺杆转速,不利于模具出口处熔体流动速度的均匀和一致;提高熔体温度则有利于模具出口熔体流动速度均匀和一致。最后,基于挤出模内熔体流动数值模拟结论,以螺杆转速、机筒温度和模具温度为工艺变量,以模具出口处熔体流动平衡和连续挤出截面尺寸稳定、形状良好密封异型材为目标,进行玻纤增强PA66密封异型材挤出成型实验,获得了工艺参数对稳定挤出的影响规律。结果表明:低螺杆转速(5r/min)和低成型温度(熔点附近)条件下,能够成型出横截面较完整、尺寸较稳定、形状较好的密封异型材制品。
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