材料专业工程实习报告.docx
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1、苏州大学材料与化学化工学部实习报告课程名称: 年级专业: 学 号: 姓 名: 学校指导教师: 日 期: 综述大四过来,我们班级开始了毕业实习,经过了两周的毕业实习后,我了解了我们专业在行业中的基本应用以及未来的发展,学会了几种设备的基本使用与操作,收获很多。一:同相平行双螺杆混炼挤出挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型,制品为具有恒定断面形状的连续型材。 挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料,也可用于热固性
2、塑料,但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单 丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等,以挤出成型为基础,配合吹胀、拉伸等技术,又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。1. 实验装置图 (1)传动装置。由电动机、减速机构和轴承等组成。具有保证挤出过程中螺转速恒定、制品质量的稳定以及保证能够变速作用。 (2)加料装置。无论原料是粒料、粉状和片状加料装置都采用加料斗
3、。加料斗内应有断料流、标定量料和卸除余料等装置。 (3)料筒。料筒是挤出机的主要部件之一塑料的混合、塑化和加压过程都在其中进行。挤压时料筒内的压力可达55MPa工作温度一般为180250因此料筒是受压和受热的容器通常由高强度、坚韧耐磨和耐腐蚀的合金钢制成。料筒外部设有分区加热和冷却的装置而且各自附有热电偶和自动仪表等。 (4)螺杆。螺杆是挤出机的关键部件。通过螺杆电转动料筒内的物料才能发生移动得到增压和部分热量。螺杆的几何参数如直径、长径比、各段长度比例以及螺槽深度等对螺杆的工作特性均有重大影响。 (5)口模和机头。机头是口模和料筒之间的过渡部分其长度和形状随所用塑料的种类、制品的形状、加热方
4、式及挤出机的大小和类型而定。机头和口模结构的好坏对制品的产量和质量影响很大其尺寸根据流变学和实践经验确定。2.实验步骤 1)工艺参数控制 温度控制塑料的挤出成型温度包括料筒、机头和口模等温度控制这些温度控制与物料粘度的高低、对温度的敏感性和高聚物聚集态等有关一般来讲低粘度物料的机头和口模温度低高粘度物料的机头和口模温度高流动性好。 转速控制对于挤出加工来说螺杆转速加大 则剪切速率增加热塑性塑料熔体大都是非牛顿型假塑性流体其粘度随剪切速率的增加而下降流动性提高挤出产量也随之提高。但过大的剪切速率熔体粘度过低会造成生产操作上的困难同时低粘度熔体在螺杆反压作用下倒流、漏流量明显增加在一定程度上又影响
5、了产量有时甚至会出现螺杆在高转速下打滑现象因此应该把螺杆转速控制在一定范围内。此外在生产过程中应尽量保持螺杆转速稳定避免时快时慢。否则将会因物料熔融粘度变化过大而造成出料不匀影响正常生产。 2)开、停机操作 检查挤出机的各部分确认设备正常接通电源设定挤出温度参数加热。 当各部分达到指定温度后再保温2030分钟检查机头连接螺栓是否松动并趁热拧紧防止漏料。 开动挤出机调节转速。挤出平稳继续加料调整各部分工艺参数维持正常操作。 观察挤出物形状和外观质量记录挤出物均匀、光滑时的各段温度等工艺条件记录一定时间内的挤出量计算产率重复加料挤出。 实验完毕关闭主机和电源。如果停车时间较长对热稳定性较差的塑料一
6、定要将料筒内的塑料全部挤完以免下次开车时因升温和保温时间长而引起热分解必要时对机头、螺杆和多孔板应拆卸清洁对于热稳定性较好的物料可以带料停车。 3.螺杆机的几何参数螺杆的几何结构参数有直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等(见图)其中长径比()对螺杆的工作特性有重大的影响。一般挤出机长径比为,但近年来发展的挤出机有达的,甚至更大。大,能改善塑料的温度分布,能使混合更均匀,还可减少挤出时的逆流和漏流,提高挤出机的生产能力。过小,对塑料的混合和塑化都不利。因此,对于硬塑料、粉状塑料要求塑化时间长,应选较大的。 大的螺杆适应性强,可用于多种塑料的挤出。但太大,热敏性塑料会因受热时
7、间太长而出现分解,同时增加螺杆的自重,使制造和安装都困难,也会增大挤出机的功率消耗。目前,以居多。 螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比,它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。越大,塑料受到挤压的作用也就越大,排除物料中空气的能力就大。但太大,螺杆本身的机械强度下降。一般压缩比在之间。压缩比的大小取决于挤出塑料的种类和形态,如粉状塑料的相对密度小,夹带空气多,其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时,压缩比应比挤出厚壁制品的大。 螺槽深度影响塑料的塑化及挤出效率,较小时,对塑料可产生较高的剪切速率,有利于传热和塑化,但挤出生产率降低。因此,热敏性塑料宜
8、用。大的深槽螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的塑料。在实际生产中,根据工艺需要,螺槽深度往往是变化的,根据螺杆各段的功能不同,螺槽的深度不同,最通用的是渐变螺杆,如:加料段的螺槽深度是个定值,一般;压缩段的螺槽深是渐变的,是一个变化值;均化段的螺槽深 是个定值,按经验 。螺旋角是螺纹与螺杆横截面之间的夹角,随着的增大,挤出机的生产能力提高,但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少。出于机械加工的方便,取,则为。为最常用的螺杆。 螺杆与料筒的间隙,其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。值大,热传导差,剪切速率低,不利于物料的熔融和混合,生产效率也不会高。但小时,热传导和剪切率都相应提高。但过于小,就易引
9、起物料降解。4.实验原理双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似,但工作原理差异却很大。在双螺杆挤出机中,物料由加料装置(一般为定量加料)加入,经螺杆作用到达机头口模。在这一过程中,物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向不同而不同。(1)非啮合型双螺杆挤出系统 物料在非啮合双螺杆挤出系统中,除了向机头方向的运动形式外,还有多种流动方式,见图。由于两螺杆不啮合,它们之间的径向间隙很大,存在较大的漏流。主要流动方式:、由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的,即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一螺杆拖带面的物料压力,从而产生了流动。、物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆拖带面的流动,同时随着螺杆的旋
10、转,在两螺杆的间隙处物料不断受到搅动并被不断带走、更新(不论两螺杆的转向如何),特别是在异向旋转过程中,物料在处受到阻碍,产生了流动。、多种物料的流动形式(包括由于在两根螺杆的相互作用下产生的各种流动)都增加了对物料的混炼和剪切。但这种双螺杆没有自清洁作用,一般仅用于混料,不适合型材的生产。 (2)啮合型同向旋转双螺杆挤出系统 物料在同向旋转的双螺杆挤出系统的全螺纹段的流动情况见图。由于同向旋转双螺杆在啮合位置的速度方向相反,一根螺杆要把物料拉入啮合间隙,而另一根螺杆要把物料从间隙中推出,结果使物料从一根螺杆转到另一个螺杆,呈形前进,这种速度的改变以及啮合区较大的相对速度,非常有利于物料混合和
11、均化,由于啮合区间隙很小,啮合处螺纹和螺槽的速度相反,剪切速度高,有很好自洁作用,即能刮去粘附在螺杆上的任何积料,从而使物料的停留时间很短。这种挤出机主要用于混炼物料和造粒。但由于物料在啮合区间所受剪切力很大,所以也不适应型材的生产。 (3)啮合型异向旋转双螺杆挤出系统 啮合型异向旋转双螺杆挤出系统中物料的运动情况见图。在啮合型异向旋转的双螺杆挤出中,两根螺杆是对称的,由于回转方向不同,一根螺杆上物料螺旋前进的道路被另一根螺杆的螺棱堵,不能形成“”字型运动。在固体输送部分,物料是以近似的密闭“”形小室的形态向前输送。但为了使物料混合设计中将一根螺杆的外径与另一根螺杆的根径之间留有一定的间隙量,
12、以便使物料能够通过。物料通过两螺杆之间的径向间隙时,受到强烈的剪切、搅拌和压延作用,因此,物料的塑化比较好,多用于加工制品。由于两螺杆的径向间隙比较小,因此,有一定的自洁性能,但自洁性比同向旋转的双螺杆要差。 6.实验产物图二:伊之密注塑机1.机器结构zy-623注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。(1)注射系统注射系统的作用:注射系统是注塑机最主要的组成部分之一,一般有柱塞式、螺杆式、螺杆预塑柱塞注射式3种主要形式。目前应用最广泛的是螺杆式。其作用是,在注塑料机的一个循环中,能在规定的时间内将一定数量的塑料加热塑化后,在一
13、定的压力和速度下,通过螺杆将熔融塑料注入模具型腔中。注射结束后,对注射到模腔中的熔料保持定型。注射系统的组成:注射系统由塑化装置和动力传递装置组成。螺杆式注塑机塑化装置主要由加料装置、料筒、螺杆、过胶组件、射嘴部分组成。动力传递装置包括注射油缸、注射座移动油缸以及螺杆驱动装置(熔胶马达)。(2)合模系统合模系统的作用:合模系统的作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时,在模具闭合后,供给模具足够的锁模力,以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力,防止模具开缝,造成制品的不良现状。合模系统的组成:合模系统主要由合模装置、机绞、调模机构、顶出机构、前后固定模板、移动模板、合模油缸和安全保护机构组成。(
14、3)液压系统液压传动系统的作用是实现注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力,并满足注塑机各部分所需压力、速度、温度等的要求。它主要由各自种液压元件和液压辅助元件所组成,其中油泵和电机是注塑机的动力来源。各种阀控制油液压力和流量,从而满足注射成型工艺各项要求。(4)电气控制电气控制系统与液压系统合理配合,可实现注射机的工艺过程要求(压力、温度、速度、时间)和各种 (5)加热/冷却加热系统是用来加热料筒及注射喷嘴的,注塑机料筒一般采用电热圈作为加热装置,安装在料筒的外部,并用热电偶分段检测。热量通过筒壁导热为物料塑化提供热源;冷却系统主要是用来冷却油温,油温过高会引起多种故障出现所以油温必须加以
15、控制。另一处需要冷却的位置在料管下料口附近,防止原料在下料口熔化,导致原料不能正常下料。 (6)润滑系统润滑系统是注塑机的动模板、调模装置、连杆机铰、射台等处有相对运动的部位提供润滑条件的回路,以便减少能耗和提高零件寿命,润滑可以是定期的手动润滑,也可以是自动电动润滑;(7)安全监测注塑机的安全装置主要是用来保护人、机安全的装置。主要由安全门、安全挡板、液压阀、限位开关、光电检测元件等组成,实现电气机械液压的联锁保护。监测系统主要对注塑机的油温、料温、系统超载,以及工艺和设备故障进行监测,发现异常情况进行指示或报警。2. 工作原理 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱塞)的
16、推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是:首先将粒状或粉状塑料加入机筒内,并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态,然后机器进行合模和注射座前移,使喷嘴贴紧模具的浇口道,接着向注射缸通入压力油,使螺杆向前推进,从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间和压力保持(又称保压)、冷却,使其固化成型,便可开模取出制品(保压的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔内补充物料,以及保证制品具有一定的密度和尺寸公差)。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量
17、的前提,而为满足成型的要求,注射必须保证有足够的压力和速度。同时,由于注射压力很高,相应地在模腔中产生很高的压力(模腔内的平均压力一般在2045MPa之间),因此必须有足够大的合模力。由此可见,注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。3.操作注意事项开机之前1注塑机操作前,检查电器控制箱内是否有水、油进入,若电器受潮,切勿开机。应有维修人员将电器零件吹干后再开机。2注塑机操作前,检查供电电压是否符合,一般不应超过6%。注塑机的操作注塑机的操作3检查急停开关,前后安全门开关是否正常。验证电动机与油泵的转动方向是否一致。4检查各冷却管道是否长途畅通,并对油冷却器和机筒端部的冷却水套通入冷却水。5注塑
18、机操作前,检查各活动部位是否有润滑油,并加足润滑油。6打开电热,对机筒各段进行加热。当各段温度达到要求时,再保温一段时间,以使机器温度趋于稳定。保温时间根据不同设备和塑料原料的要求而有所不同。7在料斗内加足足够的塑料。根据注塑不同塑料的要求,有些原料最好先经过干燥。8要盖好机筒上的隔热罩,这样可以节约电能,又可以延长电热圈和电流接触器的寿命。操作过程1不要为贪图方便,随意取消安全门的作用。2注意观察压力油的温度,油温不要超出规定的范围。液压油的理想工作温度应保持在45-50之间,一般在35-60范围内比较合适。3注意调整各行程开关,避免机器在动作时产生撞击。工作结束1注塑机操作完毕后,应将机筒
19、内的塑料清理干净,预防剩料氧化或长期受热分解。2应将模具打开,使肘杆机构时间处于闭锁状态。3车间必须备有起吊设备。装拆模具时应十分小心,以确保生产安全。4.实验产物图三:3D打印技术3d打印技术介绍3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3
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