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石膏基墙板作为一种新型的绿色建材,正在得到普遍的推广应用。浇注成型是目前石膏基墙板的主要生产方式,存在能耗高、废料多、效率低、难以实现自动化等弊端。而连续挤压成型能实现石膏基墙板生产自动化,减少用水量,减少废料,提高生产效率,保证品质。但国内外对于石膏墙板挤压过程及设备的研究甚少,由于石膏等物料的特殊性,目前还没有成熟的石膏基墙板挤压成型机械。
本文参照塑料螺杆挤出理论,以一台简易的墙板螺旋挤压机挤压90mm厚石膏基墙板为例,建立了以螺旋、物料的ANSYS3D模型。通过初始压力的施加,得到不同压力条件下,出口压力波动曲线和出口速度波动曲线。
通过数值仿真,得到了石膏基墙板在挤压过程中的速度场、压力场、粘度场。并对螺杆转速、螺旋间距、螺距、物料稠度等因素对回流量、混合效率等要素进行了分析。并得出他们之间的关系曲线。并得出了石膏墙板螺旋挤压成型中合适的螺杆转速、螺杆间距和螺距等参数范围。
通过压力和石膏基物料松密度实验,得出压力和松密度关系曲线,选择了合适的挤出压力。通过抗压、抗弯、冲击等实验,比较检验了用前述挤压机挤压成型的石膏基墙板和改进后的石膏基墙板螺旋挤压机挤压成型的石膏基墙板。实验表明,所建立的物料输送、挤压、流动模型接近实际情况;分析和模拟仿真结果正确,对实际的挤压成形设备的设计具有一定的指导作用。