شبیه‌سازی رایانه‌ای فرآیند ولکانش به‌منظور محاسبۀ زمان پخت در یک قطعۀ لاستیکی با اصلاح معادلۀ سینیتک پخت

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 8، دوره 26، شماره 2 - شماره پیاپی 12، شهریور 1394، صفحه 107-118   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v26i2.37436

نویسندگان

محمدرضا عرفانیان^{* 1}؛ سید محمد جوادی²؛ محمد مقیمان¹

¹دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشگاه مهندسی فناوری های نوین

چکیده

در این مقاله از روش حل عددی برای شبیه‌سازی فرآیند پخت لاستیک و محاسبۀ زمان پخت یک قطعۀ لاستیکی تولید شده به‌روش قالب‌گیری تزریقی استفاده شده است. مهم‌ترین نوآوری کار حاضر محاسبۀ زمان پخت با اصلاح مدل سینیتیک پخت است. معادلات سینیتیک در یک کد جانبی گنجانده شده و با افزودن آن به نرم‌افزار فلوئنت، امکان شبیه‌سازی عددی فرآیند پخت در یک قطعۀ لاستیکی، فراهم گردیده است. خواص سینیتیکی آمیزه، ظرفیت گرمایی ویژه و لزجت لاستیک از آزمایش به‌دست می‌آیند. به‌منظور محاسبۀ زمان پخت به‌روش تجربی از نتایج تست استحکام استفاده شده است. زمان پرشدن قالب و زمان پخت حاصل از حل عددی، سازگاری خوبی با زمان پخت حاصل از نتایج آزمایشگاهی دارند.

کلیدواژه‌ها

شبیه سازی عددی؛ ولکانش؛ قالب گیری تزریقی؛ زمان پخت

مراجع

1. Vergnad, J.M. and Rosca, I.D., "Rubber Curing and Properties", CRC Press, Taylor-Francis Group. New York pp. 1-11, (2009).

2. Holm, E.J. and Langtangen, H.P., "A Unified Finite Element Model For The Injection Molding Process", Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 178, pp. 413-429, (1999).

3. Ramorino, G., Girardi, M., Agnelli, S. and Franceschini, A., "Injection Molding of Engineering Rubber Components: A Comparison Between Experimental Results and Numerical Simulation", International Journal of Material Forming, Vol. 3, pp. 551-554, (2010).

4. Zhang, P., Zhao, F., Yaun, Y., Shi, X. and Zhao, S., "Network Evolution Based on General-Purpose Diene Rubbers/Sulfur/TBBS System During Vulcanization (I)", Polymer, Vol. 51, pp. 257-263, (2010).

5. Ghoreishy, M.H.R. and Naderi, G., "Three Dimensional Finite Element Modeling of Rubber Curing Process", Journal of Elastomers and Plastics, Vol. 37, pp. 37-53, (2005).

6. Arrillaga, A., Zaldua, A. M.R., Atxurra, M. and Farid, A.S., "Techniques Used For Determining Cure Kinetics of Rubber Compounds", European Polymer Journal, Vol. 43, pp. 4783-4799, (2007).

7. M. Rafei, M.H.R. Ghoreishy, Naderi, G., "Developments of An Advanced Computer Simulation Technique for the Modeling of Rubber Curing Process", Computational Materials Science, Vol. 47, pp. 539-547, (2009).

8. Abhilash, P.M., Kannan, K. and Varkey, B., "Simulation of Curing of a Slab Rubber", Materials Science and Engineering, Vol. 168, pp. 237-241, (2010).

9. Ghosh P., Katare, S. and Caruthers, J.M., "Sulfur Vulcanization of Natural Rubber for Benzothiazole Accelerated", Rubber Chemistry and technology, Vol. 76, pp. 592-693, (2003).

10. Khor, C., Ariff, Y. Z. M., Ani, F. C., Mujeebu, M., Abdullah, M. K. and Joseph, M. A., "Three-Dimensional Numerical and Experimental Investigations on Polymer Rheology In Meso-Scale Injection Molding", International Communications in Heat and Mass Transfer, Vol. 37, pp. 131-139, (2010).

11. Leroy, E., Souid, A. and Deterre, R., "A continuous kinetic model of rubber vulcanization predicting induction and reversion", Polymer Testing, Vol. 32, pp. 575-582, (2013).

12. Hosseini, M. and Razzaghi, M., "Vulcanization kinetics of nano-silica filled styrene butadiene rubber", Polymer, Vol. 55, pp. 6426-6434, (2014).

13. Dongcheol, C., Abdul Kader, M., Baik-Hwan, C., Yang, I. and Changwoon, N., "Vulcanization kinetics of nitrile rubber/layered clay nanocomposites", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 98, pp. 1688-1696, (2005).

14. Javadi, M., Moghiman, M., Erfanian, M.R. and Hosseini, N., "Numerical Investigation of Curing Process in Reaction Injection Molding of Rubber For Quality Improvements", Key Engineering Materials, Vol. 462,

pp. 1206-1211, (2011).

15. Bianchi, O., Fiorio, R., Martins, J.N., Zattera, A.J. and Scuracchio, C.H., "Crosslinking Kinetics of Blends of Ethylene Vinyl Acetate and Ground Tire Rubber", Journal of Elastomers and Plastics, Vol. 41, pp. 175-189, (2009).

16. Fan, R.L., Zhang, Y., Huang, C. and Gong, P., “Simulation and Verification For Sulphur Accelerated Vulcanization of Gum Natural Rubber Compound”, Rubber Chemistry and technology, Vol. 75, pp. 287-295, (2002).

17. Ghoreishy, M. H. R., Rafei, M., Naderi, G., Bakhshandeh, G. R. and Nasiri, M., "Computer Simulation of Cure Process of an Axisymmetric Rubber Article Reinforced by Metal Plates Using Extended ABAQUS Code", Iranian Journal of Polymer Science and Technology, Vol. 23, pp. 121-131, (2010).

18. Isayev, AI. and Deng, J. S., "Non Isothermal Vulcanization of Rubber Compounds", Rubber Chemistry and Technology, Vol. 61, pp. 340-361, (1988).

19. Tong, J. and Yan, X., "Non Isothermal vulcanization of rubber compounds", Journal of Reinforced Plastic and Composites , Vol. 22, pp. 983-1002, (2003).

20. Kamal, M. and Sourour, S., "Kinetics and Thermal Characterization of Thermoset cure", Polymer Engineering and Science, Vol. 13, pp. 590-599, (1973).

21. Del Coz, J. J., Diaz Garcia Nieto, P. J. and Bello Garcia, Guerrero Munoz, A., J., "Finite Volume Modeling of The Non-Isothermal Flow of a Non-Newtonian Fluid in a Rubber’s Extrusion Die", Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 354, pp. 5334-5336, (2008).