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문제 정의
- 14) 본 연구에서는 다이 체널 내부 유동에서 주어진 압력하와 유량에 대해 다이 출구에서 가능한 균일한 속도 분포를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.
- 다이 전산 설계 기술의 목적으로는 다양한 압출 제품 형상을 얻기 위한 전산 최적 해석, 튜브, 쉬트, 필름, 타이어 트래드 압출을 위한 최적 다이형상 설계를 위한 폴리머나 고무 복합 재료의 다이 스웰링 예측, 다이 길이, 유량, 점도, 점탄성, 스크류 회전 속도, 베럴 및 다이 온도 설정에 따른 다이 스웰링 현상 전산 수치 해석, 다이 내부와 외부 유동, 열전달 현상 등을 수치해석하고 이로부터 압력 변화, 속도 , 응력, 전단력 속도 분포 등을해석하여 최종 압출품의 광학적, 기계적 물성 예측, 전산 수치 모사 결과와 실험 결과 비교 분석 및 차이에 대한 해석, 실험 및 경험으로 최적 다이형상을 전산 수치 해석과 병행하여 다이 설계의 과학화 및 시간 단축 등을 들 수 있다.
- 본 논문에서는 벽면 슬립 효과 고려가 매우 중요함을 지적하고 벽면 슬립을 전산 수치해석 하기전에 실험적으로 모델식 파라미터 찾는 것이 중요하다고 하였다.
- 이 부분에서는 혼합기와 혼합 미케니즘, 공정 조건 등이 매우 중요하지만 본 총설에서는 생략하고자 한다. 본 총설에서는 압출된 고무의 다이 스웰 현상을 예측하여 최적의 다이 형상을 제시하며, 스크류의 기하학적 형상의 변화에 따른 유동 비교, 분석, 압출기 안에서 일어나는 혼합 공정에서 고무 혼합 수치해석 및 효율적인 혼합 미케니즘을 설계하는데 있다. 압출공정 스크류 특성 결정을 위한 전체 형상계수, 다이 특성과의 연관성, pin barrel screw 에서의 SC(screw characteristics), RTD(residence time distribution), DC (deformation characteristics) 해석, 압출 다이 스웰을 고려한 고무 점탄성 유동 수치 해석 및 압출 다이 형상 최적 설계, 입자 분산 고무 혼합체의 점탄성 유동 수치 해석 및 최적 설계 등이 중요한 설계 기술로 들 수 있다.
- 이 과정은 제조 공정상 가장 중요한 과정이고 이 공정이 잘못되어 생산된 고무혼합물은 차후에 이어지는 공정에서 모드 불량이 발생하게 된다. 이 부분에서는 혼합기와 혼합 미케니즘, 공정 조건 등이 매우 중요하지만 본 총설에서는 생략하고자 한다. 본 총설에서는 압출된 고무의 다이 스웰 현상을 예측하여 최적의 다이 형상을 제시하며, 스크류의 기하학적 형상의 변화에 따른 유동 비교, 분석, 압출기 안에서 일어나는 혼합 공정에서 고무 혼합 수치해석 및 효율적인 혼합 미케니즘을 설계하는데 있다.
- 이러한 복잡한 형상의 다이 설계를 위하여는 우선 원형다이와 평판 다이에 대한 유동 특성을 이해하는 것이 기초이며 이와 관련식 수식을 아래에 제시하였다.
가설 설정
- 복합고무의 일반적인 제조공정은 우선 복합 재료를 물리적으로 혼합하여야 하는데 고무원료는 점도가 상당히 높은 상태이므로 소량 사용되는 고체 입자 분말의 고른 분산이 어려운 경우가 많아 온도를 고려한 mixing 기술이 우선 요구 된다. 본 총설에서는 압출기 밖에서의 혼합 기술은 언급하지 않는다.
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