Resumen

El canal de cabeza de una extrusora de caucho es importante para controlar el flujo de caucho y mejorar la calidad del extruido. Para aclarar el efecto de los parámetros estructurales del canal de entrada de una extrusora de banda de rodadura dobleplex en la calidad del producto extruido y obtener extrusiones de caucho de alta calidad, se estableció un modelo de elementos finitos del canal de entrada descendente. El proceso de extrusión se analizó mediante simulaciones numéricas, en las que se utilizaron la ecuación constitutiva de Bird-Carreau y la ley de deslizamiento de Navier junto con algunos métodos computacionales, como la interpolación cuadrática de la velocidad y la interpolación lineal de la presión y la viscosidad. Para los cálculos numéricos se utilizó el algoritmo de iteración de Newton. Se seleccionó como objetivo de evaluación la desviación cuadrática media de la velocidad (SDV) del flujo de caucho en la sección transversal de salida. Se utilizó un diseño Placket-Burman para seleccionar tres factores clave -ángulos A y B y anchura de salida D- entre los ocho parámetros de la estructura del canal que afectan a la varianza de la velocidad. Mediante el diseño compuesto central (CCD), se estableció el modelo de superficie de respuesta cuadrática utilizando los tres factores clave, y se obtuvo la ley de influencia de una combinación de los tres factores clave sobre la SDV. El modelo de superficie de respuesta se optimizó mediante el algoritmo de recocido simulado (SA), y se obtuvieron los factores clave óptimos del patín del cabezal. El diseño óptimo del canal permite una distribución más uniforme de la velocidad en la sección transversal de salida. Además, una comparación de las velocidades de flujo simuladas de los canales de cabeza originales y óptimos a diferentes ratios de flujo de entrada y temperaturas indica que la velocidad de flujo del canal de cabeza óptimo mejora la calidad de la extrusión. Así pues, se fabricó un canal óptimo con factores clave óptimos. Los resultados de las pruebas del estado de flujo del caucho indicaron que el flujo es regular y que desaparece el alabeo. La estrategia de optimización propuesta puede utilizarse en la práctica para mejorar el diseño del canal de cabeza, acortar el ciclo de desarrollo del producto y reducir el coste de producción.

• Materias:Propiedades fisicoquímicas Polimerización Ingeniería biomédica Nanoestructuras Liberación de fármacos
• Subjects:Chemicophysical properties Polymerization Biomedical engineering Nanostructures Drug liberation
• Palabras claves:factores clave óptimos, sección transversal de salida, canal de salida, factores clave, calidad del extruido, flujo de caucho, diferentes relaciones de flujo de entrada, velocidad óptima del flujo del canal de salida, modelo de superficie de respuesta cuadrática, ley de deslizamiento de navier
• Keywords:optimal key factors, outlet cross section, head runner, key factors, extrudate quality, rubber flow, different inlet flow ratios, optimal head runner flow velocity, quadratic response surface model, navier slip law