壓延成型原理課件

壓延成型原理

2018-4-11姓名指導老師壓延成型原理

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2壓延原理在壓延成型過程中，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，在進一步塑化的基礎(chǔ)上延展成為博型制品。在壓延過程中，受熱融化的物料由于與輥間的摩擦和本身的剪切摩擦會產(chǎn)生大量的熱，局部過熱會使塑料發(fā)生降解，因而應注意輥筒溫度、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具有一定溫度以不同線速度相對旋轉(zhuǎn)的輥筒中間時，輥筒表面與物料接觸點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坐標分解，得Flx、Fly、f1x、f2y和F2x、F2y、f2x、f2y。

分力Fly、f1y和F2y、f2y對物料沿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坐標分解，分力Fly、1.壓延的必要條件就輥筒I對物料的作用力分析，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和輥筒圓心連線與兩輥中心連接線的夾角

（為使熔料能進入輥隙，必須滿足：f1x＞Flx，

并參考公式：Flx＝Flsinα）

得：Flμcosα＞Flsinα，

移項、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))；同時輥筒進料處存料要少，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)特性點條件假設(shè)壓延流體為不可壓縮的牛頓流體；流動為穩(wěn)定的二維流動。流體沿輥筒軸向的流動忽略不計，即流體沿輥筒軸向方向的速度變化為0；流動為等溫過程；壓延過程中，物料無化學變化；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)特性點建立壓延直角坐標系統(tǒng)；把中心鉗住點作為坐標原點，y軸取在兩輥筒圓心連線上，x軸為兩輥筒橫截面的對稱線。/2.鉗住區(qū)特性點建立壓延直角坐標系統(tǒng)；2.鉗住區(qū)特性點根據(jù)流體的連續(xù)方程和動量方程，并為簡化方程，使之適用于不同規(guī)格的輥筒，故引入無量綱數(shù)x’，令（8-6）顯然x＇是橫坐標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)特性點根據(jù)流體的連續(xù)方程和動量方程，并為簡化方程，2.鉗住區(qū)特性點又設(shè)無量綱數(shù)λ，表示為單位輥筒寬度的無量綱的流動速率令：式中qv——輥筒單位長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)特性點又設(shè)無量綱數(shù)λ，表示為單位輥筒寬度的無量綱2.鉗住區(qū)特性點如此即可推導得到壓延過程的壓力方程式：（8-10）

（8-11）

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

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

（8-11）

（8-12）

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

終鉗住點在壓延坐標中位置：由（8－9）式，首先計算值。又（8－6）式所以

2.鉗住區(qū)特性點

終鉗住點在壓延坐標中位置：由（8－9）式，2.鉗住區(qū)特性點②當dP/dx＇＝0時（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——無量綱數(shù)2.鉗住區(qū)特性點②當dP/dx＇＝0時（即x＇＝-λ），P為2.鉗住區(qū)特性點③在中心鉗住點（x＝x＇＝0），在壓延坐標中位于最大壓力點和最小壓力點（終鉗住點）的中點.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。2.鉗住區(qū)特性點③在中心鉗住點（x＝x＇＝0），在壓延坐標中2.鉗住區(qū)特性點④始鉗住點，是物料開始受壓點。物料經(jīng)過此點進入擠壓輥隙.我們把始鉗住點記為（-x＇0）。同樣（-x＇0）具有如同式（8－6）的數(shù)學關(guān)系。即：（8－14）2.鉗住區(qū)特性點④始鉗住點，是物料開始受壓點。（8－14）2.鉗住區(qū)特性點由此可見:

①.(-x,0)和λ都是與物料性能有關(guān)。當物料彈性越大，(-x,0)和λ越遠離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.當物料彈性越小，(-x,0)和λ的范圍就縮小，(2H2)和(2H0)的差距就越小；③.當物料完全沒有彈性，則(-x,0)和λ趨向重合，亦即物料的進入和出口全在中心點重合,則2H2=2H0./2.鉗住區(qū)特性點由此可見:2.鉗住區(qū)特性點根據(jù)前述，總結(jié)鉗住區(qū)特性點如下表2.鉗住區(qū)特性點根據(jù)前述，總結(jié)鉗住區(qū)特性點如下表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.如果把任一點的壓力P(x’)和最大壓力Pmax之比定義為相對壓力，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)相對壓力曲線，我們可以很方便的求出鉗住區(qū)內(nèi)任一點的壓力，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λ值增加1倍時，Pmax和任意壓力P都增加8倍。3.壓力分布曲線根據(jù)相對壓力曲線，我們可以很方便的求出鉗住區(qū)4.鉗住區(qū)的速度分布壓延時料流沿x軸方向各點的速度與輥筒線速度的比值νx/ν，經(jīng)理論推導是：（8-16）

式中

νx——料流在x方向分速度

ν——輥筒表面線速度

y——輥間物料任一點的y軸坐標位置

h——x軸到輥筒表面的距離/4.鉗住區(qū)的速度分布壓延時料流沿x軸方向各點的速度與輥筒線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x’＝±λ時，νx＝ν，這說明在最大壓力處和終鉗住點物料速度都等于輥筒表面線速度。當λ等于某一常數(shù)值時，速度νx就只是x’和y/h的函數(shù)。因此，當x’取某一數(shù)值，就可以畫出一個νx對（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,

x’分別為-4λ、

-2λ、-λ、

0和λ時的速度分布情況。由圖可見:當x’＝±λ時，νx＝ν，速度分布曲線為直線；當在—λ＜x’＜＋λ區(qū)域，壓力梯度為負值，速度曲線呈凸狀；當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,

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

表示物料在此處的運動速度等于零。當νx=0，可求得駐止點的x’值，用(x’)*表示，即：

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