大型模板水下造粒过程常见故障机理及改进技术研究

摘要

在聚合物熔体挤压、导热油加热以及切粒面粒子水冷却的综合作用下，大型水下造粒模板内聚合物熔体的凝固过程和挤出造粒质量都会受到一定的影响，严重时造成模孔的堵塞以及造粒产品质量缺陷。本论文对聚合物熔体在模板流道中成型机理，挤出时造粒质量，切刀切粒过程中受力情况，异常工况和故障的产生原因进行了较为系统的深入研究，从而为自主研发造粒模板奠定技术基础。主要研究内容如下:
　　建立聚合物熔体的相迁移计算模型，模拟分析模板流道内聚合物熔体的凝固过程、模板的结构参数和工况参数对凝固层的影响，针对凝固层横截面面积的大小优化了部分结构参数和工况参数;在此基础上研究了整体模板造粒带上的凝固层分布情况。
　　运用Polyflow模拟了模板模孔中聚合物挤出过程;分析了挤出过程中主应力差的波动情况;分别从结构参数和部分工况参数对聚合物挤出时表面质量造成的影响作了简要的分析，而且分析指出了成型质量缺陷的原因。
　　建立了切粒刀切削固化聚合物的物理模型;分别模拟了刀具截面面积，切削时配合角，模孔直径和切削时聚合物温度对于切削时切粒刀受力的影响。
　　搭建了小型的凝固实验平台，验证了模板模孔出口处的凝固层和聚合物挤出时的造粒质量;对模板堵塞、鲨鱼皮、拖尾粒、缠刀等故障及现象进行了相应地实验模拟和理论分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源及项目名称

1．2 大型水下造粒系统的简要介绍

1．3 大型水下造粒模板的异常工况及故障研究

1．3．1 模板造粒过程中易发生的异常工况及故障

1．3．2 模板造粒过程中易发生异常工况及故障的机理研究

1．3．3 针对模板造粒过程中异常工况和故障的解决方案

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 模孔堵塞现象中熔体凝固层的形成演化过程

2．1 聚合物熔体相迁移理论

2．2 聚合物熔体相迁移计算模型

2．2．1 物理模型

2．2．2 边界条件和物性参数

2．3 单一模孔内凝固层的形成过程分析

2．4 影响凝固层的厚度和长度因素分析

2．4．1 结构参数对凝固层的影响

2．4．2 工况参数对凝固层的影响

2．5 影响单一模孔凝固层形成诸参数的综合分析

2．5．1 评价方法

2．5．2 针对凝固层横截面积的参数优化

2．6 单一模孔极限条件凝固层扩张至堵塞过程模拟及改进技术

2．6．1 单一模孔极限条件下凝固层扩张至堵塞过程模拟

2．6．2 单一模孔堵塞故障解决技术

2．7 模板整体凝固层的综合分析

2．8 本章小结

第三章 模板造粒质量缺陷的原因及形成机理

3．1 模板造粒表面质量缺陷分析计

3．1．1 计算模型处理及网格

3．1．2 计算模型边界条件及物料参数

3．1．3 表面质量缺陷机理分析

3．1．4 评价方法

3．2 影响模板造粒表面质量因素分析

3．2．1 结构参数对造粒表面质量的影响

3．2．2 工况参数对造粒表面质量的影响

3．2．3 颗粒表面质量缺陷的原因分析及改进技术

3．3 模板造粒成型质量缺陷分析

3．3．1 成型质量缺陷分析计

3．3．2 模孔内外聚合物流体区温度分布

3．3．3 颗粒成型质量缺陷的原因分析及改进技术

3．4 本章小结

第四章 模板水下造粒过程中刀具受力及可能故障分析

4．1 造粒过程中的切削理论

4．2 三维切削物理模型

4．3 边界条件及物性参数

4．4 造粒过程切削力分析

4．4．1 切削过程分析

4．4．2 刀具截面面积对造粒过程切削力的影响

4．4．3 切削配合角对造粒过程切削力的影响

4．4．4 模孔直径对造粒过程切削力的影响

4．4．5 聚合物温度对造粒过程切削力的影响

4．4．6 切粒刀造粒过程故障分析及改进技术

4．5 本章小结

第五章 实验验证和分析

5．1 实验设备

5．1．1 小型桌面挤出机与双螺杆挤出机

5．1．2 检测设备

5．2 实验步骤

5．2．1 模板模孔出口面聚合物熔体温度场检测实验步骤

5．2．2 模板出口区聚合物熔体凝固层形状检测实验步骤

5．3 实验结果

5．3．1 模板流道内聚合物熔体凝固层的实验验证

5．3．2 模板模孔出口面聚合物温度场验证

5．3．3 模板造粒表面质量的实验

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究成果

6．2 课题展望

参考文献

致谢

研究成果

作者和导师简介