壓延成型原理課件

壓延成型原理

2018-4-11姓名指導(dǎo)老師壓延成型原理

姓名主要內(nèi)容壓延的必要條件1鉗住區(qū)特性點(diǎn)2壓力分布曲線3鉗住區(qū)的速度分布4鉗住區(qū)的剪切形變分析5主要內(nèi)容壓延的必要條件1鉗住區(qū)特性點(diǎn)2壓延原理在壓延成型過(guò)程中，借助于輥筒間生產(chǎn)的剪切力，讓物料多次受到擠壓、剪切以增大可塑性，在進(jìn)一步塑化的基礎(chǔ)上延展成為博型制品。在壓延過(guò)程中，受熱融化的物料由于與輥間的摩擦和本身的剪切摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，局部過(guò)熱會(huì)使塑料發(fā)生降解，因而應(yīng)注意輥筒溫度、輥速比等，以便能很好的控制。壓延原理在壓延成型過(guò)程中，借助于輥筒間生產(chǎn)的剪切力，讓物料多1.壓延的必要條件物料被加到兩個(gè)具有一定溫度以不同線速度相對(duì)旋轉(zhuǎn)的輥筒中間時(shí)，輥筒表面與物料接觸點(diǎn)分別作用以徑向作用力F1和F2與切向作用力f1和f2。/1.壓延的必要條件物料被加到兩個(gè)具有一定溫度以不同線速度相1.壓延的必要條件將它們分別沿x-y坐標(biāo)分解，得Flx、Fly、f1x、f2y和F2x、F2y、f2x、f2y。

分力Fly、f1y和F2y、f2y對(duì)物料沿y軸方向起壓縮作用，通常叫做擠壓力.

分力Flx和F2x試圖將物料推出輥隙，而分力f1x、f2x、則試圖把物料拉入輥隙。為了使物料能夠進(jìn)入輥隙，必須滿足：f1x＞Flx，f2x＞F2x/1.壓延的必要條件將它們分別沿x-y坐標(biāo)分解，分力Fly、1.壓延的必要條件就輥筒I對(duì)物料的作用力分析，有公式：

f1x＝f1cosαFlx＝Flsinα而f1＝Flμμ—物料與輥筒表面的摩擦因數(shù)，μ=tgρ(ρ為摩擦角)α—物料與輥筒表面的接觸角，即物料在輥筒上接觸點(diǎn)和輥筒圓心連線與兩輥中心連接線的夾角

（為使熔料能進(jìn)入輥隙，必須滿足：f1x＞Flx，

并參考公式：Flx＝Flsinα）

得：Flμcosα＞Flsinα，

移項(xiàng)、消減：μ＞sinα/cosα＞tgα

所以μ＞tgα或者tgρ＞tgα

即

ρ＞α。

/1.壓延的必要條件就輥筒I對(duì)物料的作用力分析，有公式：1.壓延的必要條件由此得出：壓延操作的必要條件是摩擦角ρ必須大于接觸角，亦即物料有大的摩擦因數(shù)(粘彈態(tài))；同時(shí)輥筒進(jìn)料處存料要少，使物料的接觸角α減小。/1.壓延的必要條件由此得出：2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)壓延中物料受輥筒的擠壓，受壓力區(qū)域稱為鉗住區(qū)，2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)壓延中物料受輥筒的擠壓，受壓力區(qū)域稱為鉗住區(qū)2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)條件假設(shè)壓延流體為不可壓縮的牛頓流體；流動(dòng)為穩(wěn)定的二維流動(dòng)。流體沿輥筒軸向的流動(dòng)忽略不計(jì)，即流體沿輥筒軸向方向的速度變化為0；流動(dòng)為等溫過(guò)程；壓延過(guò)程中，物料無(wú)化學(xué)變化；物料在輥筒表面不打滑；兩輥筒直徑相同，線速度υ相等；忽略重力作用。/2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)條件假設(shè)壓延流體為不可壓縮的牛頓流體；2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)建立壓延直角坐標(biāo)系統(tǒng)；把中心鉗住點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，y軸取在兩輥筒圓心連線上，x軸為兩輥筒橫截面的對(duì)稱線。/2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)建立壓延直角坐標(biāo)系統(tǒng)；2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)根據(jù)流體的連續(xù)方程和動(dòng)量方程，并為簡(jiǎn)化方程，使之適用于不同規(guī)格的輥筒，故引入無(wú)量綱數(shù)x’，令（8-6）顯然x＇是橫坐標(biāo)x的函數(shù)。

則，

由幾何關(guān)系

h——x軸到輥筒表面的距離

則，

2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)根據(jù)流體的連續(xù)方程和動(dòng)量方程，并為簡(jiǎn)化方程，2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)又設(shè)無(wú)量綱數(shù)λ，表示為單位輥筒寬度的無(wú)量綱的流動(dòng)速率令：式中qv——輥筒單位長(zhǎng)度上物料的體積流量。即qv＝2H2υ

式中2H2——壓延制品厚度(cm)υ——輥筒旋轉(zhuǎn)線速度(cm／s)所以（8-9）2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)又設(shè)無(wú)量綱數(shù)λ，表示為單位輥筒寬度的無(wú)量綱2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)如此即可推導(dǎo)得到壓延過(guò)程的壓力方程式：（8-10）

（8-11）

2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)如此即可推導(dǎo)得到壓延過(guò)程的壓力方程式：（8-2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)在微分式（8-10）中，壓力只與(x＇)有關(guān)，當(dāng)(x＇)2＝λ2時(shí)，dP/dx＇＝0，函數(shù)有極值。據(jù)此，即有以下幾點(diǎn)關(guān)系：/

式中g(shù)(x′,λ)是一個(gè)x′和λ的復(fù)雜函數(shù)，為（8-10）

（8-11）

（8-12）

2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)在微分式（8-10）中，壓力只與(x＇)有關(guān)2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)

終鉗住點(diǎn)在壓延坐標(biāo)中位置：由（8－9）式，首先計(jì)算值。又（8－6）式所以

2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)

終鉗住點(diǎn)在壓延坐標(biāo)中位置：由（8－9）式，2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)②當(dāng)dP/dx＇＝0時(shí)（即x＇＝-λ），P為極大值。記作Pmax。由（8-12）可知

g(x′,λ)=g(-λ,λ)=5λ3則，由（8-11）得（8－13）式中Pmax——最大壓力點(diǎn)的壓力（MPa）

η——輥間物料粘度（Pa·s）

ν——輥筒壓延線速度（cm／s）

λ——無(wú)量綱數(shù)2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)②當(dāng)dP/dx＇＝0時(shí)（即x＇＝-λ），P為2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)③在中心鉗住點(diǎn)（x＝x＇＝0），在壓延坐標(biāo)中位于最大壓力點(diǎn)和最小壓力點(diǎn)（終鉗住點(diǎn)）的中點(diǎn).由（8-12）可知

g(x′,λ)=g(0,λ)=0則，由（8-11）得物料所受的壓力是最大壓力的一半，故稱為半壓力點(diǎn)。2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)③在中心鉗住點(diǎn)（x＝x＇＝0），在壓延坐標(biāo)中2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)④始鉗住點(diǎn)，是物料開始受壓點(diǎn)。物料經(jīng)過(guò)此點(diǎn)進(jìn)入擠壓輥隙.我們把始鉗住點(diǎn)記為（-x＇0）。同樣（-x＇0）具有如同式（8－6）的數(shù)學(xué)關(guān)系。即：（8－14）2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)④始鉗住點(diǎn)，是物料開始受壓點(diǎn)。（8－14）2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)由此可見:

①.(-x,0)和λ都是與物料性能有關(guān)。當(dāng)物料彈性越大，(-x,0)和λ越遠(yuǎn)離y軸，鉗住區(qū)范圍就越大，產(chǎn)品厚度(2H2)與輥筒間隙(2H0)差距就越大；②.當(dāng)物料彈性越小，(-x,0)和λ的范圍就縮小，(2H2)和(2H0)的差距就越?。虎?當(dāng)物料完全沒(méi)有彈性，則(-x,0)和λ趨向重合，亦即物料的進(jìn)入和出口全在中心點(diǎn)重合,則2H2=2H0./2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)由此可見:2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)根據(jù)前述，總結(jié)鉗住區(qū)特性點(diǎn)如下表2.鉗住區(qū)特性點(diǎn)根據(jù)前述，總結(jié)鉗住區(qū)特性點(diǎn)如下表3.壓力分布曲線如前所述，在已經(jīng)確定的壓延生產(chǎn)中，利用式可以求得Pmax.如果把任一點(diǎn)的壓力P(x’)和最大壓力Pmax之比定義為相對(duì)壓力，并記作P’，即：（8-13）

3.壓力分布曲線如前所述，在已經(jīng)確定的壓延生產(chǎn)中，利用式（83.壓力分布曲線圖8-35是表示三種不同λ值的情況下繪制的P’～x’值的曲線，曲線表明相對(duì)壓力P’隨x’的變化而變化的關(guān)系。/3.壓力分布曲線圖8-35是表示三種不同λ值的情況下繪制的P3.壓力分布曲線根據(jù)相對(duì)壓力曲線，我們可以很方便的求出鉗住區(qū)內(nèi)任一點(diǎn)的壓力，即：（8-15）

式(8—15)表明:在已知壓延生產(chǎn)中，η、ν、R、H0均為已知。任意壓力P和最大壓力Pmax一樣，是λ的三次方關(guān)系，λ值很小變化均可引起壓力的很大變化。例如，當(dāng)λ值增加1倍時(shí)，Pmax和任意壓力P都增加8倍。3.壓力分布曲線根據(jù)相對(duì)壓力曲線，我們可以很方便的求出鉗住區(qū)4.鉗住區(qū)的速度分布?jí)貉訒r(shí)料流沿x軸方向各點(diǎn)的速度與輥筒線速度的比值νx/ν，經(jīng)理論推導(dǎo)是：（8-16）

式中

νx——料流在x方向分速度

ν——輥筒表面線速度

y——輥間物料任一點(diǎn)的y軸坐標(biāo)位置

h——x軸到輥筒表面的距離/4.鉗住區(qū)的速度分布?jí)貉訒r(shí)料流沿x軸方向各點(diǎn)的速度與輥筒線4.鉗住區(qū)的速度分布公式表明:νx是變量x’、λ和(y/h)的函數(shù)。當(dāng)x’＝±λ時(shí)，νx＝ν，這說(shuō)明在最大壓力處和終鉗住點(diǎn)物料速度都等于輥筒表面線速度。當(dāng)λ等于某一常數(shù)值時(shí)，速度νx就只是x’和y/h的函數(shù)。因此，當(dāng)x’取某一數(shù)值，就可以畫出一個(gè)νx對(duì)（y/h）的速度分布曲線。/4.鉗住區(qū)的速度分布公式表明:4.鉗住區(qū)的速度分布圖示為

取λ2＝0.1時(shí),

x’分別為-4λ、

-2λ、-λ、

0和λ時(shí)的速度分布情況。由圖可見:當(dāng)x’＝±λ時(shí)，νx＝ν，速度分布曲線為直線；當(dāng)在—λ＜x’＜＋λ區(qū)域，壓力梯度為負(fù)值，速度曲線呈凸?fàn)?；?dāng)x’＜－λ區(qū)域壓力梯度為正值，流體中部速度變慢，速度曲線呈凹狀；/4.鉗住區(qū)的速度分布圖示為

取λ2＝0.1時(shí),

x’分別為4.鉗住區(qū)的速度分布當(dāng)x’小于-λ向負(fù)方向移動(dòng)時(shí)，在中性面x’軸上有一點(diǎn)叫駐止點(diǎn)，即νx＝0

表示物料在此處的運(yùn)動(dòng)速度等于零。當(dāng)νx=0，可求得駐止點(diǎn)的x’值，用(x’)*表示，即：

4.鉗住區(qū)的速度分布當(dāng)x’小于-λ向負(fù)方向移動(dòng)時(shí)，在中性面4.鉗住區(qū)的速度分布當(dāng)x’＜－(x’)*的區(qū)域，速度有正的，也有負(fù)的；在中性面速度是負(fù)的，流體流出捏合間隙；在輥筒表面層，速度是正的，流體流進(jìn)捏合間隙；說(shuō)明存在一個(gè)局部環(huán)流。在x’＞－(x’)*區(qū)域內(nèi)，不管速度分布曲線呈凹狀還是凸?fàn)?，νx都是正值，不存在循環(huán)回流。/4.鉗住區(qū)的速度分布當(dāng)x’＜－(x’)*的區(qū)域，速度有正的

5.鉗住區(qū)的剪切形變分析（8-20）

（8-21）

5.鉗住區(qū)的剪切形變分析（8-20）

（8-21）

5.鉗住區(qū)的剪切形變分析

圖8-40輥筒間物料中剪切力和剪切速率沿y軸的分布（a）及物料剪切形變（b）示意5.鉗住區(qū)的剪切形變分析

圖8-40輥筒間物料中剪切力和剪5.