Оборудование заводов по переработке пластмасс

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭКСТРУЗИОННО-ВЫДУВНЫХ АГРЕГАТОВ

Цикл работы ЭВА состоит из следующих стадий: экструзия заготовки, смыкание формы и заваривание донышка, раздув заготовки, охлаждение изделия, раскрытие формы и удаление из нее готового изделия. Очевидно, что суммарная продолжи­тельность цикла определится как сумма продолжительности всех его стадий:

ТД = + Т2 + Т3 + Ч + Т5 (8.1)

Ті — время экструзии заготовки; Тг — время смыкания формы; т3 — время раз­дува; т4 — время охлаждения; г5 — время раскрытия формы и удаление гото­вого изделия.

Прежде чем перейти к определению времени экструзии за­готовки, необходимо рассчитать ее размеры. Если известны основные характерные размеры изделия (длина Ьи, наружный диаметр DB и средняя толщина стенки би), то для определения размеров заготовки можно воспользоваться следующими фор­мулами.

Длина заготовки выбирается примерно на 15% длинее, чем длина изделия. Такое увеличение длины делается с расчетом на формирование донышка будущего изделия:

І3=1,15іи (8.1а)

Наружный диаметр заготовки определяется выбранным коэффициентом раздува еР, обусловливающим степень танген­циальной ориентации. Коэффициент раздува для большинства изделий составляет 1,5—5. Увеличение этого коэффициента приводит к повышению прочности изделия, но одновременно несколько снижает производительность оборудования из-за возрастания времени раздува.

Выбрав величину ер, можно определить диаметр заготовки:

TOC o "1-3" h z D3 = DH/ep (8.2)

Толщина заготовки, исходя из условия постоянства массы изделия и заготовки, рассчитывается из выражения

«з = [А, - (/v - 4ep*DA + 4єраді/*]/(1,72вр) (8.3)

Зная основные размеры заготовки, можно рассчитать опти­мальную скорость ее выдавливания V3 (см/с), исключающую опасность утонения заготовки иод действием собственного веса:

Vs = l,6pLa*/tio (8.4)

Где р — плотность расплава, кг/м3; т]0 — вязкость расплава в области ньюто­новского течения, Па-с; L3 — длина заготовки, м.

Объемный расход расплава определится из выражения

Q = яб3 (D3 — б3) V3 (8.5)

Для определения размеров матрицы и дорна необходимо учесть высокоэластическое восстановление струи расплава, в результате которого наружный диаметр заготовки оказы­вается больше, чем внутренний диаметр матрицы. Изменения внутреннего и наружного диаметров заготовки вследствие высо­коэластического восстановления практически одинаковы и с увеличением средней скорости сдвига возрастают до некоторого предельного значения.

Характеризуя реологические свойства расплавов, исследо­ватели обычно приводят зависимость коэффициента высоко­эластического восстановления (ВЭВ) р0 круглой струи от скорости сдвига. Вид такой зависимости приведен на рис. 8.16. Предельное значение ско­рости сдвига, при котором на­блюдается стабилизация вы-

Рис. 8.16. Зависимость коэффициента высокоэластического восстановления Ро от скорости сдвига.

Сокоэластического восстановления, составляет около 20 с-1. Приближенно зависимость между коэффициентом ВЭВ трубча­той заготовки р3, ее размерами и коэффициентом ВЭВ для круглой струи можно получить из выражения

Г /А,— 2б3 2 D3 — 2<53 Ц/2

Рз=[Ро2-Ро^ рз 3]-0,фо Здз Ч (8.6)

Где Ро — коэффициент ВЭВ для круглой струи.

Располагая значением |33, рассчитываем размеры матрицы и дорна. Наружный диаметр дорна равен

0Д = (03-2<53)/Рз (8.7) Внутренний диаметр матрицы составляет:

DM = D3/рз (8.7а)

Длина формующего участка матрицы должна выбираться такой, чтобы за время движения расплава в кольцевой щели наступила стабилизация присущей режиму течения величины высокоэластической деформации. Обычно для обеспечения этого условия достаточно, чтобы длина кольцевой щели состав­ляла около 20 толщин формующего зазора.

Для расчета усилия, действующего со стороны поршня гид­роцилиндра аккумулятора на расплав, необходимо определить давление, под которым расплав выдавливается через формую­щую щель.

Рассматривая процесс истечения через кольцевую фильеру так же, как это делалось при расчете трубчатых головок, опре­делим давление экструзии по формуле

Р = Оц/Кг (8.8)

Если расплав моделируется степенной жидкостью, вместо фор­мулы (8.8) используется выражение

P = [Q/KE']1/nV(T) , (8.8а)

Продолжительность стадии раздува рассчитывается по фор­муле

Т3=WkTjC (8.9)

Где W — объем внутренней полости изделия; kr — коэффициент, учитывающий изменение удельного объема воздуха, вызванное изменением температуры и Давления; С — объемный расход воздуха, нагнетаемого в заготовку.

Коэффициент kT равен

TT = PaTi/(W (8.10)

Где Р, и Г] — значения давления и температуры воздуха перед дутьевым соп­лом, Р2 и Т2— то же в конце цикла раздува в полости изделия.

Если давление в изделии в конце стадии раздува оказы­вается равным давлению перед соплом, то kT = Ti/T2.

Рис. 8.17. Форма для изготовления сосудов с широким горлом с центральным (а) и боковым (б) расположением дутьевой иглы (6 — отверстие от иглы).

Объемный расход воздуха, поступающего через дутьевое сопло, определится из формулы

,38Л ]/^2р(Г1;

Где А — площадь отверстия в сопле; р (Ті) — плотность воздуха при темпера­туре Ті и давлении Р=Рі/2.

Продолжительность стадии охлаждения может быть опре­делена одним из методов, описанным в разд. 7.9.4.