Doświadczalna weryfikacja komputerowego modelu procesu uplastyczniania polimerów przy wtryskiwaniu. Cz. 1, Stanowisko badawcze

• Autorzy: Iwko J. , Steller R. , Wróblewski R.

Warianty tytułu

EN

Experimental validation of a computer model of polymer plasticizing in injection molding process. 1, Testing position

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiony artykuł dotyczy komputerowego modelowania procesu uplastyczniania polimerów w procesie wtryskiwania. Kilka lat temu stworzono pełną wersję modelu matematycznego tego procesu. Na bazie modelu matematycznego stworzony został program komputerowy, a na jego podstawie wykonane zostały symulacje procesu wtryskiwania, obrazujące wpływ warunków technologicznych procesu i geometrii ślimaka na przebieg procesu uplastyczniania polimerów. W dalszej kolejności należy przeprowadzić badania doświadczalne, oceniające model teoretyczny z punktu widzenia jego dokładności i przydatności. Ważne wielkości wyjściowe, którymi są profile temperatury oraz ciśnienia, jak również pobór mocy przez układ uplastyczniający, moment obrotowy ślimaka i czas rotacji ślimaka są wielkościami, które można zmierzyć i w ten sposób określić poprawność oraz dokładność pracy modelu symulacyjnego. Pomiary te powinny się odbyć na specjalnie do tego celu stworzonym stanowisku pomiarowym, złożonym z odpowiednio oprzyrządowanej wtryskarki, połączonej z rejestratorem zapisującym wszystkie dane pomiarowe odczytywane z zamontowanych we wtryskarce czujników i elementów pomiarowych. Celem niniejszego artykułu jest omówienie wykonanego stanowiska pomiarowego oraz analiza wyników wstępnych badań doświadczalnych przeprowadzonych z wykorzystaniem tego stanowiska.

EN

The article presents study on computer modeling of polymer plasticizing in injection molding. Several years ago, the complete version of the mathematical model of this process had been created. According to the mathematical model, a computer program was developed. Based on the computer program, simulation studies of injection molding process, showing the impact of the technological process and the geometry of the screw on the process of polymers plasticizing, have been made. In a further step, there is need to perform experimental research, evaluating the theoretical model in terms of its accuracy and usefulness. Important output quantities, which are profiles of temperature and pressure, as well as the power consumption of the plasticizing system, the torque of the screw and the screw rotation time can be measured and thus determine the correctness and accuracy of the simulation model. These measurements should be done on a specially designed measuring position, consisting of a suitably instrumented injection machine, connected with a recording system, which saves all measurement data read from the injection molding machine. The aim of this article is discuss of such position and analysis of results of preliminary experimental research made on this position.

Słowa kluczowe

PL

polimery; wtryskiwanie; model matematyczny; uplastycznianie; symulacja

EN

polymers; injection moulding; mathematical model; plastication; simulation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Przetwórstwo Tworzyw
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 21, Nr 1 (163)
• Strony: 15--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Iwko J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Odlewnictwa, Tworzyw Sztucznych i Automatyki, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Steller R.

• Wydziałowy Zakład Inżynierii i Technologii Polimerów, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Wróblewski R.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Odlewnictwa, Tworzyw Sztucznych i Automatyki, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Noriega M., Rauwendaal Ch.: Troubleshooting the extrusion process, Carl Hanser Verlag, Munich 2010.
• [2] Stasiek J.: Wytłaczanie Tworzyw Polimerowych - Zagadnienia Wybrane, Wydawnictwa Uczelniane UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2007.
• [3] Tadmor Z., Klein I.: Computer Programs for Plastic Engineers, Reinhold Book Corp., New York 1968.
• [4] Agur S., Vlachopoulos J.: Numerical simulation of a single-screw plasticating extruder, Polym. Eng. Sci., 1982, 22, 1084.
• [5] Zavadsky E., Karnis J.: Mathematical model of a single-screw plasticating extruder, Rheol. Acta, 1985, 24, 556.
• [6] Rao N.: Computer Aided Design of Plasticating Screws, Hanser Verlag, Munich 1986.
• [7] Wilczyński K.: Komputerowa symulacja uplastyczniania polimerów w wytłaczarce jednoślimakowej na przykładzie HDPE, Polimery, 1986, 31, 264.
• [8] Lai E., Yu D.W.: Modeling of the plasticating process in a single-screw extruder: a fast-track approach, Polym. Eng. Sci., 2000, 40, 1074.
• [9] Wilczyński K.: Teoria wytłaczania jednoślimakowego tworzyw wielkocząsteczkowych, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1989.
• [10] Wilczyński K.: Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2001.
• [11] Wilczyński K., White J.: A global model for counter-rotating twin screw extrusion of polymers, Technical Transactions Mechanics, 2006, 6-M, 511.
• [12] Wilczyński K., Olszewski S.: Komputerowe modelowanie procesów przetwórstwa tworzyw sztucznych. Wytłaczanie dwuślimakowe współbieżne, Mechanik, 2012, 5-6, 472.
• [13] Chwalisz L.: Wpływ podstawowych parametrów technologicznych na zużycie energii elektrycznej w procesie wtrysku tworzyw termoplastycznych przy użyciu wtryskarki Formoplast 498/165, rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska, Poznań 1984.
• [14] Potente H., Bornemann M.: Non-isothermal Model for the Drive Power Calculation of Single-screw Plasticating Units, Int. Polym. Process., 2008, XXIII, 345.
• [15] Potente H., Schulte H., Effen N.: Simulation of Injection Molding and Comparison with Experimental Values, Int. Polym. Process., 1993, VIII, 224.
• [16] Gao F., Jin Z., Chen X.: A visual barrel system for study of reciprocating screw injection molding, Polym. Eng. Sci., 2000, 40, 1334.
• [17] Pham T.L. i in.: In-Line Visualisation of Polymer Plastication in an Injection Moulding Screw, Key Eng. Mat., 2013, 554-557, 1683.
• [18] Steller R., Iwko J.: Simulation of polymer plasticization in injection molding: Part 1 Mathematical model, Int. Polym. Process., 2008, XXIII, 252.
• [19] Iwko J., Steller R.: Simulation of polymer plasticization in injection molding: Part 2 Simulations and Experiments, Int. Polym. Process., 2008, XXIII, 263.
• [20] Steller R., Iwko J.: Modelowanie procesu uplastyczniania polimerów przy wtryskiwaniu: I - założenia oraz strefa transportu tworzywa stałego, Polimery, 2008, 11/12, 836.
• [21] Steller R., Iwko J.: Komputerowa symulacja procesu uplastyczniania polimerów podczas wtryskiwania. Cz. 1, Dążąc do optimum, PlastNews, 2009, 5, 72.
• [22] Iwko J., Steller R.: Komputerowa symulacja procesu uplastyczniania polimerów podczas wtryskiwania. Cz. 2, Teoria a praktyka, PlastNews, 2009, 6, 42.
• [23] Steller R., Iwko J.: Modelowanie procesu uplastyczniania polimerów przy wtryskiwaniu: II - strefa stapiania, Polimery, 2011, 1, 51.
• [24] Basow N.I., Kazankow Yu.W.: Litjewoje Formowanije Polimierow, Chimija, Moskwa 1984.
• [25] Donovan R.C.: The plasticating process in injection molding, Polym. Eng. Sci., 1974, 14, 101.
• [26] Lipshitz S.D., Lavie R., Tadmor Z.: A melting model for reciprocating screw injection-molding machines, Polym. Eng. Sci., 1974, 14, 553.
• [27] Tadmor Z., Klein I: Engineering Principles of Plasticating Extrusion, Wiley-Interscience, New York 1970.
• [28] Steller R., Iwko J.: Generalized Flow of Ellis Fluid In the Screw Channel: Parallel Plates Model, Int. Polym. Process., 2001, XVI, 241.
• [29] Steller R., Iwko J.: Generalized Flow of Ellis Fluid In the Screw Cannel: Curved Channel Model, Int. Polym. Process., 2001, XVI, 249.

Uwagi

PL

1. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki, nr wniosku N N519 651840.