[논문]단축스크류 고분자압출기 시스템의 개발 및 성능평가

김재열; 정효희; 최진호

doi:10.9725/kstle.2009.25.3.182

Abstract ▼ AI-Helper

Extruders can be basically divided into bisk and screw type of extruders. Though plastic extruders are often used for its simplicity for water and oil transportation pumps, these days screw extruders are mostly used. Screws are used in many extrusion processes to manufacture complex and complicated ...

Extruders can be basically divided into bisk and screw type of extruders. Though plastic extruders are often used for its simplicity for water and oil transportation pumps, these days screw extruders are mostly used. Screws are used in many extrusion processes to manufacture complex and complicated shaped parts made of plastics, medicine materials, food, polymer composites, iron and ceramic powders, etc. Also, material correction of deformities is caused by flow and physicochemical reaction phenomenonand material extrusion is processed according to heat transfer. various material comes to hopper because extruder has function by blender and mixing of materials can go well before come out through dice. These change process is so complicated that process condition is decided by trial and error that process condition is underground mainly at extrusion molding process.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 단축압출기 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 단축 스크류의 Pitch 변형을 준 스크류를 CFdesigni- 이용하여 해석하고 시제작품의 실 측정값과 비교 .분석하였다.
그리고 최종생산물이 나오는 다이스에 관한 동적 특성해석도 이루어져야 한다. 특히 최적의 스크류 설계 및 최적의 공정조건의 결정도 수치해석적 접근 방법이 매우 중요하며 본 연구에서는 이러한 각각의 스크류의 계량화부와 다이스의 해석을 열/유동전문 해석 프로그램인 CFdesigi 사용하여 두 개의 해석대상을 동시에 해석하여 최적의 스크류와 다이스 설계치수를 찾는 해석을 수행하여 고분자튜브 생산에 안정된 압출력을찾아내어 실제 공정에 근접하는 해석을 수행하고자 한다.

제안 방법

CFdesigni- 사용하기 위하여 해석 대상의 간소화를 위하여 모델링을 재 수행하였다.
나타났다. 이를 실측 실험 압출량과 비교한 결과 ±5% 미만의 오차율을 나타낸 모델링은 총 실험시간 10분간 1개, 6~10분 사이에 3개의 모델링으로 최적화 모델구현을 하였다.
해석 수행에 필요한 기본적인 모델링은 CAD 프로그램인 CATIA V5를 사용하였고, 해석수행을 하는 프로그램으로서는 전산유체프로그램인 CFdesi을 사용하여 스크류 및 다이스의 동적해석을 동시에 수행하도록 할 것이며, 시뮬레이션뿐만 아니라 본 연구에 사용된 압출기의 실험 데이터를 시뮬레이션과 비교 분석 수행하는 것을 기본으로 본 연구에서는 세 가지의 패턴으로 해석을 수행할 것이다.

대상 데이터

본 연구에서 압출스크류의 설계 대상은 압출기의 핵심 부품인 스크류와 제품생산에 영향을 주는 다이스이다.

데이터처리

CFdesign 해석에서 Table 2를 기준으로 스크류와 다이스의 해석 수행을 하였다 그 외임의 변형치수 스크류와 다이스 또한 해석 수행을 하였다.
본 연구에서 설계한 스크류와 다이스를 열가소성 고분자 원재료의 Melt 상태에서 적정성을 평가하기 위해 유체전문 해석프로그램인 CFdesign을 사용하여 해석 수행을 하였다.

성능/효과

1. 시제작 스크류와 다이스의 압출량 실험에서 총 실험 시간 10분 동안 1~5분간의 압출량 값은 고분자 튜브의 완벽한 형을 유지시키기 어려운 단계이며, 6~10 분 사이에 압출량의 안정된 상태가 나타나 고분자 튜브의 형태를 완벽하게 유지하면서 생산이 가능하였다.
2. 실제 시제작 스크류와 다이스의 압출량과 동일 모델링 해석을 통한 압출량을 비교분석한 결과 압출량 오차율은 총 10분동안 1.522%, 6~1(분동안 1.7435%로 ±5%내로 나타났다. 이는 시제작 스크류와 다이스와 동일 모델링의 압출량의 변화가 거의 없으며 012.
3. 스크류 날의 피치값을 변수로 설정한 5개 모델링의 해석결과 압출량이 각각 다르게 .나타났다.
7435%로 ±5%내로 나타났다. 이는 시제작 스크류와 다이스와 동일 모델링의 압출량의 변화가 거의 없으며 012.5 고분자 튜브의 생산에 안정되게 설계가 되었음을 확인 하였다.

참고문헌 (7)

Tamas Varady, Ralph R Martin and Jordan Cox, 'Reverse engineering of Geometric Models an Introduction', Computer-Aided Design, Vol. 29 No. 4, pp. 255-268, 1997

상세보기
Les Piegl and Wayne Tiller, 'AIgorithm for aPproximate NURBS Skinning', Computer-Aided Design, Vol. 28, No. 9, pp. 699-706, 1996

상세보기
A. Wemer, K. Skalski, S. Piszezatowski, W.Swieszkowski and Z Lechmiak, 'Reverse Engineering of Free-from Surfaces', J of Materials Processing Technology, Vol. 76, pp. 128-132, 1998

상세보기
S. Liu and W. MA, 'Seep-growing Segmentation of 3-D Surfaces from CT-contour Date', Computer-Aided Design, Vol. pp. 517-536, 1999
Gerald F., 'Curves and Surfaces for CAGD' 1999
J.B Yoon, 'Simulation of Heat and Fluid Flow in the Single Screw Extruder with Coupling of the Metering Section and Die', 2000
J.Y Yoon, Y.K Hwang, J.S Park, T.J Ko and J.W Park 'An Integrated CAD System for Design of Extruder Screw', J of Korean Society of Precision Engineering, Vol. 19, No. 8 , 2002

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