1、2020/9/6,1,第五章 擠出口模內(nèi)的流動,2020/9/6,2,概述,口模是擠出成型的成型裝置，對成型質(zhì)量有著極其重要的影響。對口模流動的分析可以為口模設(shè)計提供依據(jù)。本章主要討論冪律流體在口模中的等溫流動。,2020/9/6,3,第一節(jié) 圓孔口模內(nèi)的流動,擠出成型圓棒、單絲、造粒所有口模均是圓孔的，對圓孔口模的流動分析，可以按照圓管中的壓力流動進行分析。 冪律流體在圓管中的壓力流動，根據(jù)式（3.2.8），其速度分布為,2020/9/6,4,第一節(jié) 圓孔口模內(nèi)的流動,在管中心（r=0）處，速度達到最大，在管壁處（r=R），速度為零。其平均速度為,2020/9/6,5,第一節(jié) 圓孔口模內(nèi)的流

2、動,若定型段長度為L，則熔體停留時間為 無量綱速度分布為,2020/9/6,6,第一節(jié) 圓孔口模內(nèi)的流動,則體積流率與壓降的關(guān)系為 口模設(shè)計時，R由制品尺寸、膨脹比、拉伸比所確定，p根據(jù)制品成型的材料、制品密度要求確定, 而L則可由上式進行確定。 由上式所確定的L沒有考慮口模的入口效應(yīng)，其分析值偏大?？紤]入口效應(yīng)時，可Bagley修正，將式中的L用虛擬長度L*替代。,2020/9/6,7,第一節(jié) 圓孔口模內(nèi)的流動,Bagley修正的虛擬L*為 式中e-是實驗值，無實驗值時，可取經(jīng)驗值，為6。 口模中的總壓降 為個流道壓降之和。,2020/9/6,8,第二節(jié) 扁平口模內(nèi)的流動,用擠出法生產(chǎn)平膜和

3、片材時，其出口是具有狹縫形狀的截面。由擠出機送來的熔體，一般為圓柱狀。因此，偏平口模應(yīng)該實現(xiàn)將圓柱狀的熔體向狹縫寬度方向進行鋪展，然后擠出，理想的擠出狀態(tài)是等速擠出。在口模中，鋪展是由分配腔來實現(xiàn)的，由于鋪展的方式不一樣，因此，產(chǎn)生了不同分配腔結(jié)構(gòu)的口模，一般分為三類：（1）直支管式口模；（2）魚尾形口模；（3）衣架式口模。,2020/9/6,9,第二節(jié) 扁平口模內(nèi)的流動,2020/9/6,10,第二節(jié) 扁平口模內(nèi)的流動,一、支管式口模,2020/9/6,11,一、支管式口模,建立如圖所示的坐標系 在z處取一體積微元進行分析。微元沿z方向的兩個端面的流率差為,2020/9/6,12,一、支管式

4、口模,上式整理得 口模狹縫長度為dz段的 流率增量由式(3.2.20)為,2020/9/6,13,一、支管式口模,則 由式(5.2.1)及(5.2.2)解得:,2020/9/6,14,一、支管式口模,式(5.2.3)即為冪律流體支管流動的特性方程。 設(shè)支管進口和遠端壓力分別為pi和pf，流量分別Qi和Qf，定義均勻指數(shù)UI為 UI的意義是表示狹縫流動的均勻性，如果UI大于0.95,流動的均勻性就可以滿足要求。,2020/9/6,15,一、支管式口模,按照UI為0.95的要求，支管口模設(shè)計方程為,2020/9/6,16,一、支管式口模,熔體在支管口模中的停留時間由流路長度除以平均速度計算 若口模

5、中任意處的停留時間tc為HWL/Q0,則其停留時間比為,2020/9/6,17,二、魚尾形口模,2020/9/6,18,二、魚尾形口模,特點：熔體從中部進入沿扇形往寬度方向擴展，流道內(nèi)沒有“死角”，停留時間較短。 設(shè)熔體進入圓管時的壓力為p，扇形區(qū)流道深度恒定為H1，模唇的間隙為H2，模唇進口壓力為p1，模唇出口壓力為p2。則設(shè)計方程為,2020/9/6,19,二、魚尾形口模,式中UI為均勻指數(shù),2020/9/6,20,三、衣架式口模,在直支管式口模和魚尾形口模的基礎(chǔ)上，為進一步改善聚合物熔體沿擠出口模寬度方向分布的均勻性，并結(jié)合兩者的特點形成了衣架式口模。,2020/9/6,21,三、衣架式

6、口模,設(shè)熔體與支管的流動互不干擾，建立坐標系如圖 設(shè)進入衣架的總流率為2Q0，支管入口和x處的半徑分別為R0和R。則距離x處支管中的流率為,2020/9/6,22,三、衣架式口模,由式(5.2.17)得 衣架單位寬度的流率為 式中H-衣架處的間隙，W-衣架寬度,2020/9/6,23,三、衣架式口模,其中 式（5.2.19)可化為,2020/9/6,24,三、衣架式口模,由幾何關(guān)系有 將其代入式(5.2.18)得,2020/9/6,25,三、衣架式口模,由物料平衡得 由式(5.2.22)、(5.2.20)、(5.2.23)得,2020/9/6,26,三、衣架式口模,x軸上任意點沿dz和dx流動的時間相等,有,2020/9/6,27,三、衣架式口模,將式(5.2.23)和(5.2.21)代入式(5.2.25)得 再代入式(5.2.25)得,2020/9/6,28,三、衣架式口模,衣架形狀由式(5.2.26)