气辅微管挤出成型的数值模拟.pdf

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1、塑料工业第43卷第l0期·44·CHINAPLASTICSINDUSTRY2015年l0月气辅微管挤出成型的数值模拟水黄楚晔，柳和生。'，黄兴元。，万齐访，任重(1．南昌大学机电工程学院聚合物成型实验室，江西南昌330031；2．江西省塑料制备成型重点实验室，江西上饶334001)摘要：以微管为研究对象，采用Bird—Carreau黏度模型，运用有限元分析软件Polyflow，对传统微管挤出和气辅微管挤出成型过程进行了三维等温数值模拟，研究分析了传统微管挤出和气辅微管挤出时的挤出胀大率、速度场、压力场以及剪切速率场。对模拟结果进行了分析和对比，研究结果表明，气辅微管挤出时，挤出胀

2、大基本被消除；口模出口处熔体的速度场均匀一致，剪切速率基本为零；熔体压力比传统微管挤出降低一半。关键词：微管；气辅挤出；挤出胀大；数值模拟DOI：10．3969／j．issn．1005-5770．2015．10．011中图分类号：TQ320．662文献标识码：A文章编号：1005—5770(2015)10—0044—04NumericalSimulationofGas-assistedExtrusionProcessofMicrotubeHUANGChu-ye，UUHe-sheng。，HUANGXing—yuan，WANQi．fang，RENZhong(1．PolymerProc

3、essingResearchLaboratory，SchoolofMechanicalandElectricEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China；2．JiangxiKeyLaboratoryofPlasticMolding，Shangrao334001，China)Abstract：Takingthemicrotubeasresearchobject，athree—dimensionalisothermalnumeriealsimulationofconventionalandgas·-assistedextrus

4、ionprocessesofmicrotubewasseparatelyperformedwithBird·-CarreauconstitutiveequationandthefiniteelementsoftwarePolyflow．Thedieswellratio。velocityfield，stressfieldandshearratedistributionwereanalyzed．Thesimulationresultswereanalyzedandcompared．Theresultsshowedthatforgas．assistedmicrotubeextrusio

5、n，thedieswellcouldbealmosteliminated：atthedieexit，thevelocityfieldofmeltwasuniforillandtheshearratewasnearzero：themeltpressuredecreasedbyahalfcomparedwiththatofconventionalmicrotubeextrusion．Keywords：Microtube；Gas-assistedExtrusion；DieSwell；NumericalSimulation随着微成型加工技术的发展，人们已不再满足于流动模拟软件对三腔微管的

6、十字头挤出模具进行了模大尺寸的制品，开始追求塑料的轻质化、微型化及精拟和分析，通过改变口模直径、成型段长度等模具结密化。塑料挤出成型技术也由传统挤出成型技术向微构进行模拟，最终设计出挤出模具；国内方面，陈应型化方向发展，塑料微挤出成型技术应运而生。文、郑婧玲等73用尼龙11(PAl1)进行了微管挤出塑料微挤出成型的微细圆管可用于医学、通讯、汽车实验，研究了壁面滑移以及可控工艺因素(挤出流等领域，并具有高效率、高附加值的特点。至目量、注气压力、牵引速度)对制品的影响，结果仍前为止，国内外诸多学者对微管挤出成型进行了研存在挤出胀大率高于预测值，圆度不够，壁厚不均，究，如国外方面，美国

7、麻省大学Lareau研究了挤出熔体破裂等问题。黄兴元]、柳和生103、肖建华¨体积流量、挤出机温度、牵引机的牵引、定径套温等研究了气辅技术在挤出中的运用，研究表明，气辅度、定径水箱人口尺寸、定径水箱内水位高度、模具挤出基本能消除挤出胀大，降低口模压力，同时有效成型段长度等挤出工艺对小口径管的尺寸和力学性能地解决“鲨鱼皮”和熔体破裂等问题。本文以微管的影响；Ramaehardran利用自行设计的聚合物熔体为研究对象，运用CFD有限元方法对其微管挤出过国家自然科学基金(5116301