基于CFD的真空挤砖机成型模具特性研究文献综述

 2023-11-27 09:11

文献综述

1. 本课题研究现状及发展趋势:

研究现状:

目前,我国砖瓦行业已经进入一个新的时期。研发出适合中国市场需求的设备产品是砖瓦机械制造企业所共同面临的机遇和挑战。近几年随着砖瓦行业的快速发展,很多与国际同行业领域接轨的高新产品不断得到开发和应用,不断设计并制造出既适合国情又具有市场发展潜力的高端产品[1]

挤出机从诞生到现在已有很长的历史,我国的砖机制造行业最近二十几年的发展速度相当快,从上世纪从引进国外的先进的真空挤砖机技术装备并进行消化吸收,目前研究真空挤砖机的学者也在日益增多。

在国内,有相关学者在成型模具结构进行了相关研究。如:杜心武[2]得出芯头长短和锥度按机口的阻力大小和挤料机械性能决定。泥料由于受到成型模具壁面摩擦阻力作用,表现出中间泥料流速比四周快,所以设计长度由挤出截面中心向四周递减,表面锥度由中心向四周递减的芯头来调节整个界面泥流速度。伍贤益[3]认为成型过程出现的规律性裂纹是由于泥料愈合不良造成的,这个问题可以通过使刀架的底部远离机口的后端,延长挤压区,增加愈合长度,使泥料经芯架后又充分的愈合机会来解决。如周正涛认为生产时采用短机头可以减小泥料出口时的阻力,降低真空挤砖机的负荷,但是过短的机头容易造成坯条边角松弛开裂,降低了坯体的强度。必须要根据配套的泥缸大小相应的机头尺寸和原料性质来决定机头的长度[4]。姬广庆[5]认为机头长度要根据原料的塑性指数,含水率,内渗等因素综合考虑,机头长度值随着塑形指数升高而减小,根据统计挤出机的特点及原料土的种类机头长度取值范围在80~150mm之间[6]

在成型模具的数值模拟方面也有学者进行了相关研究。张柏清[7]等根据真空练泥机中泥料挤出过程的实际情况,建立了泥料的简化运动模型,结合实际机型和泥料的流变参数,采用数值模拟和分析方法确定和优化泥料的工艺参数以及绞刀的结构参数。孟令欢通过数值模拟分析得到了泥料在机头和机口内的速度分布,找出了泥坯存在的主要原因,然后采用目标驱动优化设计得出了最小出口截面速度差下的最优机头出口[8,9]

在国外,挤出机最早模拟模型是由F.Laenger研究开发出的,这一挤出模型的出现使人们间接的了解到塑性物料的挤出特性与挤出机结构设计之间的相关关系[10]。Psm软件模拟泥料流动时充分考虑泥料在挤出过程中所受的剪切力和挤出过程中的压力等所有影响流动的变量,该软件是基于流变学理论来解决数学问题[11]。除了物料的温度,水分,壁的构造等影响滑动的因素,影响泥料流动的参数主要取决于K一参数(机口,机头,芯头,芯架)[12,13]壁滑动平面,壁滑动极限和宾汉姆。

2013年,Abdullah Mat[14,15]用预烧结工艺提高了支撑管的强度,挤出机最重要的部分是模具部分,陶瓷溶液以管的形式存在,使其在电解质涂层中提供足够的强度,解决了共烧结阶段的热膨胀失配问题。

2016年,Maxim A.Nazarov[16,17]得出,挤出机真空室的强度是成型砖参数变化的原因。展示了使用现代自动控制系统解决这一问题的可能性,在实际应用中,控制陶瓷混合物的输出剪切速率J的成形过程信息与实际情况不同。这些控制系统的建立需要建立成形过程的数学模型作为控制对象,并对其充分性进行了评估。

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