Resolvendo o problema de configuração de extrusão de parafuso duplo Um programa de modelagem plasticativo (2)

Para descrever matematicamente a sequência acima dos eventos, é conveniente abordar cada etapa separadamente e depois descrever o comportamento global, vinculando etapas adjacentes através das condições de contorno apropriadas. A modelagem adequada da transmissão de sólidos soltos nas curvas iniciais do parafuso é bastante complexa e envolve a aplicação de técnicas numéricas exigentes computacionalmente, como o método de elemento discreto. Como esta etapa não contribui significativamente para a experiência termo-mecânica do material dentro da extrusora, ela será desconsiderada.

A Figura 3 esquematiza os modelos físicos assumidos para cada etapa do processo. Os cálculos começam quando a pressão começa a se desenvolver e um plugue sólido se move na direção do canal para baixo (Figura 3-I). Uma situação equivalente para extrusoras de parafuso único foi estudada por Broyer e Tadmor, que consideraram a dissipação de calor em todas as superfícies. O aumento da temperatura é calculado resolvendo a equação de energia (usando diferenças finitas), levando em consideração a condução de calor do barril e a dissipação de calor devido ao atrito em todas as superfícies. Esta etapa termina quando o material nas proximidades do barril atinge sua temperatura de fusão. Em seguida, um filme de fusão aparece, dando origem à zona de atraso - Figura 3 -II (eventualmente, um segundo filme de fusão próximo à superfície do parafuso também pode se formar). Assim, o atrito nas paredes metálicas é substituído por arrasto viscoso e dissipação viscosa também deve ser contabilizada, dados os altos valores médios da taxa de cisalhamento.

Assumimos que, quando a espessura deste filme derretido cresce além do valor da folga do voo parafuso, a derreta se acumula perto do flanco ativo, e um mecanismo de fusão específico se desenvolve. Embora a natureza deste último ainda seja uma questão de debate na literatura, aqui propomos a seguinte cadeia de eventos (com base nos relatórios de estudos de visualização anteriores: i) inicialmente, o plugue sólido fica cercado por um pool de fusão (próximo a o flanco ativo) e os filmes derretidos nas superfícies restantes (Figura 3-III); ii) A diminuição do conteúdo de sólidos pode ser descrita pelo modelo de fusão de 5 zonas proposto por Lindt et al para extrusão de parafuso único; iii) Quando o conteúdo de sólidos é inferior a 50%, as forças mecânicas locais induzem a ruptura do plugue e a dispersão de partículas sólidas individuais na fase fundida (Figura 3-IV).; iv) A partir de agora, o diâmetro dos pellets suspensos no fundido diminui devido à condução de calor do fundido.