دانلود مقاله طراحی برش عمودی مستطیلی قلب اکستروژن با یک سوراخ

مقدمه هدف از شبیه‌ سازی CFD، معین کردن حالت بهینه شکل قالب شامل صفحه قالب و مقطع عرضی پین برای بدست آوردن ابعاد اکسترود خواسته شده از cm1*cm2 از بخش عبوری مستطیلی با یک سوراخ دایره‌ای از cm1/1 ضخامت برای مرکز آن (شکل 15 را ملاحظه فرمائید.

برای بدست آوردن این اکسترود، یک خالی کردن، تقریباً بخش مسطتیلی، قالب برشی با یک انداختن شبیه یک پین در مرکز آن مورد نیاز است.

آنالیز عنصر محدود انجام شده یک گردش بولی را بکار می‌گیرد یک کد عنصر محدود CFD تجاری.

نتایج بدست آمده براساس اطلاعات مواد و موقعیتهای فرآیند که در قسمت 3 داده شده بنا نهاده شده‌اند.

در بخش 25 علم هندسه مدل ارائه شده است.

در بخش 35 یک توضیح مختصر از مدل عنصر محدود توسعه داده شده برای شبیه‌سازی ارائه شده است.

این استنباط شده بوسیله یک بازبینی متصل از نتایج اکستروژن در بخش 45.

این نتایج شامل یک بازبینی از اطلاعات در زمینه تندی برحسب زمان.

فشار و دما مانند یک نقشه از سرعت برش و ویسکوزینه پلیمر، همچنین شکلها در بخش 45 نتایج محاسبات سطوح آزاد و وارونه اکستروژنه هستند.

بخش 55 تشریح می‌کند اجزاء متفاوتی از قالبها و اهدافشان در جریان قالب نقشه چاپی آبی برای قالب طراحی شده در پیوست A داده شده است.

25 علم هندسه از مدل قالب اکستروژن یک جریان پلیمر زیر فشار از ورودی تا خروجی نگه می‌دارد.

ورودی یک دایره است با قطر m055/0 که با بخش عبوری خروج از لوله برابر است.

پلیمر از میان بخشهای تناوب و منشعب و اطراف عنکبوتها و از میان تحول قالب دور نهایت از میان سطح قالب جریان می‌یابد (شکل 25 را ملاحظه فرمائید).

لبه قالب یک بخش مسطتیلی انحناءدار بی قاعده با عرض کاسته شده در وسط هست و پین از بخش عبوری شبیه انداخت هست.

حتی با وجود آن مقطع عرضی اکسترود و لبه قالب بالانس چهارتایی هستند.

(شکل 25 را ملاحظه فرمائید).

بدلیل عنکبوتی پیچیده و ساختار قالب تحول، شبیه‌سازی کردن نیمی از حوزه جریان واقعی لازم بود.

شکل (35 را ملاحظه فرمائید) هر چند تحلیلهای پارامتری می‌تواند باشد و انجام شده باشد خیلی کارآمدتر بوسیله جریان شبیه‌سازی در سطح قالب و یا نواحی زیری قالب فقط با یک ربع از حوزه جریان واقعی بعلت بالانس کردن چهارتایی در آن ناحیه (شکل 45 را ملاحظه فرمائید).

حرکت پولی برای شبیه‌سازی جریان قالب 3 بعدی و انتقال گرما مثل جریان سطح آزاد mm25 پائین رود از انتهای قالب بکار می‌رود (شکل 55 را ملاحظه فرمائید).

حوزه محاسباتی مانند شکل 3 بعدی واقعی قالب و یک جریان سطح آزاد بعد از قالب جائیکه سرعت دوباره توزیع می‌شود و کم شدن فشار در یک پائین رود فاصله کوتاه اتصال از انتهای قالب اتفاق افتاده است.

حوزه به چندین زیر حوزه تقسیم شده است برای آسان کردن استفاده از موقعیتهای مرز وابسته (شکل 55 را ملاحظه فرمائید) 35 مدل عنصری محدود بعلت هندسه 3 بعدی پیچیده از قالب و رابطه غیر خطی میان ویسکوزیته پلیمر و سرعت برش یک شبکه عنصری محدود وظیفه‌ای و دارای جزئیات توسعه یافته برای آسان کردن ثبات عددی از راه‌حل (شکل 65 را ملاحظه فرمائید).

آن شامل 30872 عنصر با شبکه مکعبی شاختاری در سطح قالب و سطوح آزاد و شبکه چهارضلعی غیرساختاری در بخش باقیمانده.

شبکه ساختاری در سطح قالب و سطح آزاد کمتر از 33/0 است.

بعد از بوجود آمدن شبکه عنصری محدود در گامبیت، مدل بیرون برد، شده برای اطلاعات پولی جائیکه اطلاعات مواد و وضعیت مرزی مشخص شده است.

45 شبیه‌سازی و نتایج تست حقیقی 145 برجستگی قالب تحلیل میزان حساسیت تبعیت از پارامترهای گوناگون روی برجستگی قالب زمانیکه جریان از میان یک قالب با یک سوراخ دانسته برای اکستروژن مستقیم می‌یابد.

برای این بررسی، فقط اجزاء سطح زیری، سطح قالب و سطح آزاد به حساب می‌آیند، در شکل 45 نمایش داده شده است.

هندسه متناسب است در مورد هر دو برنده فقط یک چهارم بخش از قالب محاسبه می‌گردد.

شبیه‌سازیهای گوناگون انجام شده برای استفاده چرکت پولی بوسیله تغییر حجم از یک پارامتر هنگامیکه دیگر ثابتها، ثابت نگه داشته شوند.

مختصات اکسترود در شکل 75 نشان داده شده برای شبیه‌سازیهای مختلف مقایسه شده است.

یک شبیه‌سازی بدون گرفتن حالت سکون در کار مؤثر اجرا شده و دیگر شبیه‌سازی بوسیله گرفتن حالت سکون که هست کمتر از 007/0% در برجستگی قالب انجام شده است.

مقاطع عرضی سرعت اغلب یکسان هستند برای دو مورد که نمایش می‌دهد که نتیجه از حالت سکون برای جریانها در تعداد رینولد کم بی‌اهمیت است.

تعداد رینولدها برای جریانهای پلیمری در قالبهای اکستروژن بوش عمودی داده شده معمولاً کمتر از 1 است.

شبیه‌سازیهای گوناگون انجام شده توسط تغییر هر حجم از توان از مدل کریو، ویسکوزیته سرعت برشی مبدأ، سرعت جریان توده، پارامتر انتقال و ثابت زمانی هنگامیکه همه پارامترهای باقیمانده ثابت نگه داشته می‌شوند.

زمانیکه توان در مدل یاسودا کریو، n از 253/0 به 53/0 تغییر کرده است، تغییر در مختصات اکسترود بین 8/3% و 4/17% پیدا می‌شود.

این نشان می‌دهد که توان یا شیب ویسکوزیته در برابر منحنی سرعت برش یک ثانیه بیشتری بر روی برجستگی قالب دارد.

تأثیر توان بر روی برجستگی قالب در شکل 85 نشان داده شده است.

زمانیکه حجم پارامتر انتقال از 5/0 تا 2 تغییر کرده است که بکار رفته در مدل کریو، تغییر در برجستگی قالب که مشاهده شده که کمتر از 7/2% بوده است.

نتایج شبیه‌سازیهای مختلف زمانیکه با استاندارد یکی در درصد مقایسه شده در جدول 15 نشان داده شده است.

245 توانائی اکستروژن معکوس از جریان پولی کارایی اکستروژن معکوس، پشکویی از ابعاد ورودی قالب زمانیکه مقطع عرضی خروجی مورد نظر داده شده است، بکارگیری نرم‌افزار جریان پولی توسط معکوس جریان و شبیه‌سازیهای اکستروژن مستقیم از بین یک قالب با یک سوراخ تحلیل شده است.

شبیه‌سازیها توسط گرفتن فقط ؟؟

بخش از سطح قالب در امتداد با سطح آزاد اجرا شده‌اند.

یک شبیه‌سازی توسط دادن حوزه خروجی خواسته شده از ورودی اجرا شده و جریان پولی شبیه‌سازی اکستروژن معکوس را انجام می‌دهد و شکل خروجی قالب مورد نیاز از خروجی را می‌دهد.

بعد یک شبیه‌سازی توسط گرفتن حوزه لبه قالب اجرا شده بوسیله اکستروژن معکوس از ورودی و جریان پولی شبیه‌سازی اکستروژن مستقیم را انجام می‌دهد.

و شکل از حوزه اکسترود را می‌دهد.

بعد.

شکلها از بخش ورودی در شکل قالب‌گیر و بخش خروجی در شکل دومی برای معتبر ساختن توانائی شبیه‌سازی اکستروژن معکوس از جریان پولی مقایسه شده‌اند.

مختصات اکسترود در شکل 75 نمایش داده شده برای هر دوی شبیه‌سازیها مقایسه شده‌اند.

نتایج 2 شبیه‌سازی در ارتباط با درصد مقایسه شده‌اند در جدول 15 نمایش داده شده است.

ابعاد معکوس حوزه اکسترود خواسته شده از ورودی در اکستروژن معکوس خیلی به ابعاد بدست آورده شده توسط اکستروژن مستقیم نزدیک است با یک اختلاف درصد کمتر از 2% که نمایش می‌دهد که توانائی اکستروژن معکوس از جریان پولی خیلی خوب است.

345 تبعیت از جریان مخالف روی مقطع عرضی اکسترود.

تعدادی شبیه‌سازیهای اکستروژن مستقیم انجام شده برای تعیین اثر جریان مخالف بر روی مقطع عرضی اکسترود کرون، شبیه‌سازیهای انجام شده توسط گرفتن سطح قالب (بخش1)، سطح قالب، سطح زیری (بخش1 و2) و همه قالب (بخش‌های1 و2 و3) همراه با سطح آزاد (شکل 35 را ملاحظه فرمائید) و ابعاد اکسترود مقایسه شده‌اند.

گنجایش از سطح زیری در شبیه‌سازیها نشان می‌دهد یک اختلاف از 5% در ابعاد از اکسترونهائی زمانیکه مقایسه کرد با شبیه‌سازیها بوسیله گرفتن فقط سطح قالب که نشان می‌دهد که سطح زیری باید در شبیه‌سازیها شامل باشد.

اما اختلاف در ابعاد از اکسترود فقط 1% برای شبیه‌سازیهای انجام شده با سطح زیری و سطح قالب و کل قالب هست که نشان می‌دهد که شبیه‌سازیهای پارامتری می‌تواند انجام شده با سطح زیری و سطح قالب باشد اما برای نتایج دقیق‌تر کل قالب باید درنظر گرفته شود.

تعدادی شبیه‌سازیهای اکستروژن مستقیم انجام شده برای تعیین اثر جریان مخالف بر روی مقطع عرضی اکسترود کرون، شبیه‌سازیهای انجام شده توسط گرفتن سطح قالب (بخش1)، سطح قالب، سطح زیری (بخش1 و2) و همه قالب (بخش‌های1 و2 و3) همراه با سطح آزاد (شکل 3ـ5 را ملاحظه فرمائید) و ابعاد اکسترود مقایسه شده‌اند.

4ـ4ـ5 نتایج شبیه‌سازی اکستروژن معکوس شبیه‌سازیها بر روی یک 2.52 GHz, windowsکامپیوتر خانگی با رم GB-1 اجرا شده است.

بر روی این پلت فرم 19 ساعت و 36 دقیقه از زمان cpu برای بدست آوردن کل نتایج شبیه‌سازی معکوس نیاز بوده است.

جریان پولی مفید بوده است برای انجام دادن شبیه‌سازی عددی از قالب اکستروژن، بکارگیری اطلاعات فرآیند و مدل عنصری محدود که در بالا شرح داده شده است.

بعد نتایج یک پس‌انداز برای بکارگیری پست روان ملاحظه شده‌اند.

شبیه‌سازیهای اکستروژن برای هندسه قالب موجود و پارامترهای فرآیند اکستروژن واقعی اجرا شده است.

مقطع عرضی اکسترود با شبیه‌سازی بدست آمده شبیه شکل بدست آمده در طول اکستروژن واقعی هست.

مقایسه شکل 9ـ5 با شکل 10ـ5.

در حدود 5% انحراف در عرض و ارتفاع می‌تواند با محدودیتهای شبیه‌سازی حمایت شود به‌خوبی با نتایج از خنک کردن و پائین کشیدن کشش در طول اکستروژن واقعی.

طرح اکستروژن معکوس نیرومند از نرم‌افزار کاربردی CFD برای بدست آوردن یک سطح قالب محدود و مقاطع عرضی بین مرکزی برای تولید یک اکسترود مستطیلی با یک سوراخ دایره‌ای در مرکز آن مفید بوده است.

ابعاد محصول هدف 5% بزرگتر داده شده است برای جبران کردن برای پائین کشیدن و تأثیرات سرما در کالیبراتور و پائین رود دورتر.

برنامه از برجستگی قالب تأثیر می‌گیرد بعلت کاهش سرعت از گداز در ناحیه سطح آزاد که آن از قالب خارج می‌شود و سطح قالب مورد نیاز را محاسبه می‌کند و مقاطع عرضی پین مرکزی برای بدست آوردن ابعاد اکسترود خواسته شده بعد از خروج گداز از ناحیه سطح آزاد.

مختصات لبه قالب شبیه‌سازی مفید داده شده در ضمیمه A را بدست آورد.

1ـ4ـ4ـ5 توزیع فشار فشار یکی از پراهمیت‌ترین مقادیر از تنزیل در تحلیل قالب اکستروژن است.

در تحلیل حاضر، فشار خروجی 5 مشخص شده بود.

این مقدار کمک می‌کند بعنوان یک مرجع برای نتایج ارائه شده در زیر برای دیگر حوزه‌ها، شکل 11ـ5 و 12ـ5 نشان می‌دهد توزیعهای فشار در تمام خوزه ورودی سطوح یکسان از مختصات ثابت، که عمودی هستند برای هدایت جریان که می‌تواند مشاهده شود که فشار پیوسته در امتداد سطوح یکسان از ورودی قالب تا خروجی کاهش می‌یابد و سطوح از فشار ثابت برای هدایت جریان عمودی هستند که نشان می‌دهد که آنها نواحی باز چرخشی در قالب نیستند.

افت فشار در تمام قالب از ورودی تا خروجی 02/5 مگاباسکال می‌باشد.

2ـ4ـ4ـ5 توزیع سرعت شکل 13ـ5 و 14ـ5 طرح نقشه برجسته‌ای از بزرگی سرعت از تمام حوزه و در سطوح یکسان مختلف را نشان می‌دهد.

سرعت حداکثر از پلیمر تقریباً 1/14 است که در ناحیه همگرا شده در تعدیل کننده پمپ ذرب اتفاق می‌افتد و میانگین سرعت در خروجی 1/6 است.

3ـ4ـ4ـ5 توزیع دما توزیع دما بوسیله حل معادلات بالانس انرژی توصیفی در حوزه قالب بدست آمده است.

شکل 15ـ5 توزیع دما از پلیمر را در طول اکستروژن نشان می‌دهد.

پلیمر وارد قالب می‌شود در یک دمای 473 درجه کلوین و دیوارهای قالب در یک دمای k473 نگهداری می‌شوند بنابراین تغییرات دما در درون قالب اتفاق نمی‌افتد.

سطح بیرونی پلیمر تا k465 خنک می‌شود زمانیکه از قالب mm25 پائین رود بیرون می‌آید.

دما در قالب افزایش می‌یابد بعلت چسبناکی گرمای پیدا شده k5 در اطراف نزدیک ناحیه پین جائیکه سرعتهای برش بالا در طول بررسیهای پارامتری اتفاق می‌افتد که ناچیز است و بنابراین در شبیه‌سازی نهائی ناچیز است.

4ـ4ـ4ـ5 سرعت برش، ویسکوزیته و توزیع فشار ویسکوزیته سیترون در شبیه‌سازی قالب در مدل کاربردی کاریو ـ یاسورا مشخص شده بود.

با این مدل ویسکوزیته ماکزیمم اتفاق می‌افتد زمانیکه سرعت برش به صفر تمایل دارد و یک مینی‌یوم است زمانیکه سرعت برش بالاترین است.

سرعت برش از 0 تا 320 تغییر می‌کند.

در دیوار پین مرکزی بیشترین می‌شود.

اطراف دیواره‌های سطح قالب سرعت برش در حدود 70 تا 150 تغییر می‌کند.

مقدار ویسکوزیته از 480 تا 13350، Pa-S تغییر می‌کند.

این حد بالا از ویسکوزیته نشان می‌دهد درجه غیر خطی مواد در حل عددی.

شکل 16ـ5 .

17ـ5 و 18ـ5 حد فاصل سرعت کشش و ویسکوزیته را نشان می‌دهد.

5ـ5 طراحی قالب وظیفه نهایی همه شبیه‌سازیهای انجام شده هست رسیدن به شکل بهینه از قالب برای بدست آوردن ابعاد خواسته شده از حوزه اکسترود است.

برای اینکه ساده کردن ساخت و بررسی، قالب اکسترود شامل 5 صفحه می‌شود هرکدام وظیفه و اهمیت خودشان را دارند.

بعد از خروج پلیمر اکسترود با سرعت زیاد حرکت می‌کند و از میان یک صفحه شکننده پرده جریان می‌یابد.

آن هست اندازه‌گیری شده در واحد متر بوسیله یک پمپ چرخ دنده‌دار ذوب قبل از ورود به قالب.

اولین صفحه قالب، تعدیل کننده پمپ ذوب متصل کرده قطر خارجی mm55 پمپ چرخ‌دنده‌دار ذوب به صفحه تعدیل کننده عنکبوتی که در چرخش وصل می‌کند صفحه عنکبوتی با 3 عنکبوت.

عنکبوتها برای نگهداری یک پین میان‌تهی برای شکل دادن سوراخ مرکزی اکسترود مفید هستند یک سوراخ متصل در یکی از عنکبوتها ساخته شده است از خط نیتروژن تنظیم شده به پین میان‌تهی برای نگهداری فشار گاز و