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吹塑加工塑料擠出吹塑的機理問題
發布時間:2021-06-23 10:03:39人氣:

吹塑加工是一種重要且發展很快的塑料成型方法,主要用于成型包裝容器,還打入了10多年前認為不大可能的工業制件市場,例如,汽車配件(儀表板等)、家電配件、建筑用件與醫用配件。

吹塑加工的設備價格較低(約為注塑的1P3~1P2)、能耗低(注塑中,模具型腔內的壓力為15~140MPa;而吹塑時型坯的吹脹壓力一般低于1MPa)、適應性強(可成型結構復雜、雙壁的制作),它彌補了注塑的不足,成型的工業制件具有高度的整體性,綜合性能好,附加值高,成本較低。

擠出吹塑制品的各種性能與尺寸均與塑料在吹塑過程的各個階段中所經歷的熱機械歷程緊密相關,這些階段包括型坯成型、型坯吹脹與制品冷卻。因此,很有必要對這三個階段的機理問題進行研究。吹塑的機理與擠出和注塑的不同,例如其中的型坯吹脹階段要經受大變形,且涉及幾何非線性、材料非線性與接觸非線性等。本文采用不同的方法對塑料擠出吹塑三階段的機理進行研究。

1型坯膨脹的神經網絡預測

型坯成型階段主要受離模膨脹與垂伸這兩種現象的影響。膨脹是因機頭內聚合物熔體的非線性粘彈性形變所致,會使型坯的直徑與壁厚變大,并相應減小其長度;垂伸的作用效果則與膨脹的相反。這兩種相反現象的綜合效應決定了型坯吹脹前的尺寸與形狀。

預示型坯吹脹前的尺寸,有利于以最少的原料消耗取得所要求的制品性能。近期,國外學者多采用數值方法(如有限元法)對擠出吹塑中的型坯膨脹進行模擬。本文采用人工神經網絡方法來預測型坯的膨脹。神經網絡特別適用于需要同時考慮許多因素和條件的、不精確的以及模糊的信息處理問題。作者認為,采用神經網絡來研究擠出吹塑中的型坯膨脹至少有這些優點:(1)不需或最少的簡化假設;(2)不需采用本構方程;(3)可在線預測;(4)較快的響應。

實驗裝置主要由塑料擠出機、型坯機頭與視頻圖象捕獲系統三部分構成。擠出機的螺桿直徑為25mm,機頭??诘闹睆脚c間隙分別為15mm與2mm,圖象捕獲系統主要包括彩色攝象機、計算機和視頻圖象捕獲卡。采用的塑料為HDPE(高密度聚乙烯),牌號HHMTR2144,美國PhillipsPetroleumSingaporeChemicals生產,其熔體指數(190/2.16)為0.18g/10min。

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