Resolviendo el problema de configuración de extrusión de tornillos gemelos Un programa de modelado de plastificación (2)

Para describir matemáticamente la secuencia anterior de eventos, es conveniente acercarse a cada paso por separado y luego describir el comportamiento global vinculando los pasos adyacentes a través de las condiciones de contorno apropiadas. El modelado adecuado de la transmisión de sólidos sueltos en los giros de tornillo iniciales es bastante complejo e implica la aplicación de técnicas numéricas computacionalmente exigentes, como el método de elementos discretos. Dado que este paso no contribuye significativamente a la experiencia termomecánica del material dentro del extrusor, se ignorará.

La Figura 3 esquematiza los modelos físicos asumidos para cada paso de proceso. Los cálculos comienzan cuando la presión comienza a desarrollarse y un enchufe sólido se mueve en la dirección del canal descendente (Figura 3-I). Broyer y Tadmor estudiaron una situación equivalente para extrusor de tornillo único, quienes consideraron la disipación de calor en todas las superficies. El aumento de la temperatura se calcula resolviendo la ecuación de energía (usando diferencias finitas), teniendo en cuenta la conducción de calor del barril y la disipación de calor debido a la fricción en todas las superficies. Este paso termina cuando el material en las proximidades del barril alcanza su temperatura de fusión. Luego, aparece una película de fusión, dando lugar a la zona de retraso: Figura 3 -II (eventualmente, una segunda película de fusión cerca de la superficie del tornillo también puede formarse). Por lo tanto, la fricción en las paredes metálicas se reemplaza por arrastre viscoso y la disipación viscosa también debe tenerse en cuenta, dados los altos valores promedio de la tasa de corte.

Suponemos que cuando el grosor de esta película de fusión crece más allá del valor de la eliminación del vuelo del tornillo, se acumula cerca del flanco activo, y se desarrolla un mecanismo de fusión específico. Aunque la naturaleza de este último sigue siendo una cuestión de debate en la literatura, aquí proponemos la siguiente cadena de eventos (basado en los informes de estudios de visualización anteriores: i) Inicialmente, el tapón sólido queda rodeado por un grupo de fusión (cerca de el flanco activo) y derretir películas en las superficies restantes (Figura 3-III); ii) la disminución en el contenido de sólidos se puede describir mediante el modelo de fusión de 5 zonas propuesto por Lindt et al para la extrusión de tornillo único; iii) Cuando el contenido de sólidos es inferior al 50%, las fuerzas mecánicas locales inducen la ruptura del tapón y la dispersión de partículas sólidas individuales dentro de la fase fundida (Figura 3-IV).; iv) A partir de ahora, el diámetro de los gránulos suspendidos en la masa fundida disminuye debido a la conducción de calor de la fusión.