Risoluzione del problema di configurazione dell'estrusione a doppia vite un programma di modellazione di plasticità (2)

Al fine di descrivere matematicamente la sequenza di eventi sopra, è conveniente avvicinarsi a ciascun passaggio separatamente e quindi descrivere il comportamento globale collegando i passaggi adiacenti attraverso le condizioni al contorno appropriate. La modellazione adeguata della trasmissione di solidi sciolti nelle vite iniziali è piuttosto complessa e comporta l'applicazione di tecniche numeriche che richiedono computazionalmente, come il metodo di elementi discreti. Poiché questo passaggio non contribuisce in modo significativo all'esperienza termo-meccanica del materiale all'interno dell'estrusore, verrà ignorato.

La Figura 3 schematizza i modelli fisici assunti per ogni fase di processo. I calcoli iniziano quando la pressione inizia a svilupparsi e una spina solida si muove nella direzione del canale verso il basso (Figura 3-I). Una situazione equivalente per gli estrusori a vite singola è stata studiata da Broyer e Tadmor, che hanno considerato la dissipazione del calore a tutte le superfici. L'aumento della temperatura viene calcolato risolvendo l'equazione energetica (usando differenze finite), tenendo conto della conduzione del calore dalla canna e dalla dissipazione del calore a causa dell'attrito su tutte le superfici. Questo passo termina quando il materiale nelle vicinanze della canna raggiunge la sua temperatura di fusione. Quindi, appare un film di fusione, dando origine alla zona di ritardo - Figura 3 -II (alla fine, può formarsi anche un secondo film di fusione vicino alla superficie della vite). Pertanto, l'attrito alle pareti metalliche è sostituito dalla resistenza viscosa e la dissipazione viscosa deve anche essere spiegata, dati i valori medi elevati della frequenza di taglio.

Partiamo dal presupposto che quando lo spessore di questo film di fusione cresca oltre il valore della clearance del volo a vite si accumula vicino al fianco attivo e si sviluppa uno specifico meccanismo di fusione. Sebbene la natura di quest'ultimo sia ancora una questione di dibattito in letteratura, qui proponiamo la seguente catena di eventi (in base ai rapporti di precedenti studi di visualizzazione: I) Inizialmente, la spina solida viene circondata da una piscina di fusione (vicino a il fianco attivo) e i film di fusione sulle superfici rimanenti (Figura 3-III); ii) la diminuzione del contenuto di solidi può essere descritta dal modello di fusione a 5 zone proposto da Lindt et al per estrusione a vite singola; iii) Quando il contenuto di solidi è inferiore al 50%, le forze meccaniche locali inducono la rottura della spina e la dispersione di singole particelle solide all'interno della fase fusa (Figura 3-IV).; iv) da ora in poi, il diametro dei pellet sospeso in fusione diminuisce a causa della conduzione del calore dalla fusione.