Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы компьютерного моделирования процессов изготовления изделий из пластмасс литьем под давлением. Интерпретация результатов анализа. Учебное пособи

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1410 11 12 13 14 > Следующая >>>

Объемная усадка в идеальном случае должна быть равномерной по всему объему изделия, чтобы уменьшить его деформацию, и быть меньше, чем максимальное рекомендуемое значение для данного материала. Это важно для хорошего уплотнения материала и структурной целостности изделия. Стадия выдержки под давлением позволяет сделать усадку более равномерной. Высокое значения усадки может указывать на образование утяжин, внутренних пустот, раковин. Объемная усадка в значительной степени зависит от профиля выдержки под давлением. Отрицательные значения объемной усадки указывают на объемное расширение, а не усадку. Следует избегать отрицательных значений усадки по ребрам жесткости, так как это может вызвать проблемы при удалении изделия.

Изотропные материалы часто характеризуют линейной усадкой, которая составляет примерно 1/3 объемной усадки. Для формованных материалов, линейная усадка в продольном и поперечном направлении не одинаковы и зависят от степени ориентации и релаксации материала. Усадка в направлении толщины может быть больше, чем одна треть объемной усадки, в то время как в направлении течения расплава усадка должна быть не менее одной трети объемной усадки. При использовании волоконно-наполненных материалов, ориентация волокон в направлении течения расплава будет в значительной степени определять анизотропию усадки. Результат «Объемная усадка» также может быть использован для обнаружения возможных раковин в изделии.

2.34.2 Объемная усадка при извлечении (Volumetric shrinkage at ejection)

Результат «Volumetric shrinkage at ejection» отображает объемную усадку для каждого элемента сетки на момент извлечения изделия из пресс-формы, выраженную в процентах от исходного объема (рис. 2.75).

Для более точного отображения результата можно зайти в меню Properties, в появившемся окне выбрать закладку Optional Settings и отключить опцию Nodal averaged, чтобы отменить усредненный по узлам вариант отображения.

Объемная усадка должна быть максимально однородной по всему изделию для того, чтобы уменьшить его деформацию и коробле-

2. 75. Объемная усадка на момент удаления изделия из формы

ние, и не превышать рекомендуемое максимальное значение для данного материала.

Высокие значения объемной усадки в локализованных областях могут приводить к образованию утяжин или пустот.

Объемная усадка в значительной степени зависит от процесса выдержки под давлением. Изменение профиля выдержки под давлением может изменять объемную усадку. Для изотропных материалов, линейная усадка примерно равна (1/3) объемной усадки.

Отрицательные значения объемной усадки указывают на наличие переуплотнения и объемного расширения в месте усадки. Их надо избегать, так как они могут быть причиной затруднений извлечения изделия из пресс-формы.

В общем случае для формованных материалов линейная усадка в направлении толщины изделия, вдоль и попрек потока расплава зависит от эффектов релаксации и ориентации в процессе формования.

Для изделий, имеющих геометрию оболочки, усадка в направлении толщины должна быть выше, чем усадка в плоскости формы. Усадка в направлении толщины может быть больше, чем 1/3

объемной усадки, а в плоскости формы меньше 1/3 объемной усадки. Различные особенности геометрии пресс-формы выступают в качестве «ограничителей» усадки в плоскости. Когда используется волоконнонаполненный материал, ориентация волокон в плоскости разъема формы будет ограничивать усадку в этом направлении. Усадка в направлении толщины является относительно свободной.

Для решения проблем образования утяжин и раковин необходимо иметь в виду, что они образуются в результате локализованной усадки полимерного материала в толстых областях изделия без достаточной подпитки в процессе выдержки под давлением.

Утяжины появляются как впадины на поверхности формованной детали. Эти впадины, как правило, очень малы, однако часто их хорошо видно, потому что они отражают свет в другом направлении, чем остальная часть поверхности изделия. Видимость утяжины зависит от цвета изделия и текстуры его поверхности. Хотя утяжины не влияют на прочность изделия или какие-либо его свойства, они воспринимаются как дефекты качества.

Раковины, располагающиеся внутри детали, могут состоять из одной или нескольких пустот. Раковины возникают, когда наружная поверхность изделия остывает и становится достаточно жесткой, чтобы противостоять силе усадки и таким образом предотвращает образование впадины на поверхности. Вместо этого полимер будет усаживаться с образованием пустот внутри изделия. Раковины могут существенным образом снижать каркасную прочность формуемых изделий (рис. 2.76).

Рис. 2.76. Образование утяжин и раковин в изделии

Утяжины вызываются главным образом усадкой при охлаждении расплава полимера. После того, как материал внешней поверхности изделия охлаждается и застывает, начинается охлаждение внутренней его части. Если при этом усадка деформирует застывший на поверхности слой, образуется утяжина. Если застывший поверхностный слой стал уже достаточно жестким, вместо его деформации идет формирование пустот, раковин в срединных слоях изделия.

Причины появления утяжин и раковин следующие:

- наличие толстых секций или в местах на сторонах, противоположных ребрам жесткости, выпуклостям, выступам, валикам, в местах утолщений;

- высокая объемная усадка;

- недостаточная компенсация усадки при преждевременном застывании точки впуска или низком давлении подпитки;

- короткое время выдержки под давлением или недостаточное время охлаждения;

- высокая температура расплава и / или формы.

Для борьбы с утяжинами и раковинами рекомендуется:

- оптимизация профиля выдержки под давлением;

- правильный контроль давления подпитки (чтобы определить влияние упаковки на утяжины, необходимо использовать компьютерные системы моделирования, такие как Moldflow Plastics Insight) .

- изменение конструкции детали направленное на устранение толстых секций, уменьшение толщины различных дополнительных ответвлений, которые пересекаются с основной поверхностью;

- уменьшение объемной усадки;

- переместить точку впуска ближе к проблемным зонам, что позволит дольше осуществлять подпитку проблемных зон;

- оптимизация конструкции литниковой системы;

- изменение материала.

Решение одной проблемы часто может привести к появлению

других проблем процесса литья под давлением.

2.34.3 Изотропная усадка (Isotropic shrinkage)

Результат показывает среднюю усадку каждого элемента (например, половину суммы параллельной плюс перпендикулярной усадок), т.е. является мерой общего уровня усадки в элементе (рис. 2.77).

Рис. 2.77. Усадка во взаимно перпендикулярных направлениях:

A – площадь поверхности изделия, B – ориентация материала

В целом величина усадки будет зависеть от конкретного используемого материала. Изменение значений изотропной усадки в разных областях изделия показывает, что деформация происходит вследствие дифференциальной усадки.

Существуют три основных способа снижение коробления из– за дифференциальной усадки.

1) Использование профиля стадии выдержки под давлением (первый вариант, который следует учитывать для снижения неравномерности усадки в изделии). Его возможности могут быть ограничены особенностями используемой литниковой машины, а эффективность мала для изделий, содержащих тонкие участки или имеющих сложную геометрию. Преимущество использования профиля упаковки состоит в том, что оно не связано с изменением конструкции формы.

2) Уменьшение разброса толщины детали. Если изменения в толщине могут быть более полезными в снижении эффекта дифференциальной усадки изделия, то необходимо это сделать, проведя в дальнейшем повторный анализ модифицированной модели детали. Изменение толщины может представлять собой интерактивный процесс до тех пор, пока уровень неравномерности усадки в изделии не станет приемлемым.

3) Использование вставки в форму. Последняя альтернатива для уменьшения дифференциальной усадки – рассмотреть вопрос об использовании вставок в форму для уменьшения усадки из-за различий в скорости охлаждения. После произведенных изменений формы необходимо повторно выполнить анализ.

Если используемый полимер кристаллический, изотропная усадка учитывает уровень кристалличности в материале по всей детали.

2.34.4 Анизотропная усадка (Anisotropic shrinkage)

Результат «Анизотропная усадка» показывает разницу между параллельной и перпендикулярной усадкой для каждого элемента. Интерпретация «параллельная» и «перпендикулярная» усадка зависит от того, является ли материал наполненным или нет.

Для не наполненных полимерных материалов «параллельная» означает направленная в направлении потока расплава, а «перпендикулярная» – перпендикулярно направлению потока расплава.

Для волоконно-наполненный материалов «параллельная» означает направленная в направлении ориентации волокон, а «перпендикулярная» – перпендикулярно этому направлению.

Положительные значения указывают, что значения параллельной усадки больше, чем значения усадки перпендикулярной. Отрицательные величины указывают, что значение перпендикулярной усадки больше значений параллельной усадки.

Разница между параллельной и перпендикулярной усадкой в каждом элементе является показателем деформации, обусловленной ориентацией. Чем больше разница, тем, вероятно, будет больше коробление.

Изучение распределения анизотропной усадки весьма полезно при рассмотрении проблем коробления, связанных с эффектом ориентации материала.

2.34.5 Индекс утяжины (Sink index)

Данный результат (рис. 2.78) позволяет увидеть возможные места образования утяжин, образующихся из-за горячих срединных слоев полимера в изделии.

Индекс утяжин рассчитывается для каждого элемента сетки в момент, когда локальное давление падает до нуля в процессе стадии выдержки под давлением, и показывает, сколько материала все еще находится в расплаве. Более высокие значение индекса утяжин означает более высокий потенциал усадки. Тем не менее, приведет ли усадка к образованию утяжин, зависит от геометрии изделия.

Таким образом, результат «Индекс утяжины» указывает на вероятность появления и расположения утяжин (и пустот) в отливаемом изделии. Он указывает на степень влияния глубинных слоев полимера в изделии с учетом материала, геометрии, положения

относительно места впрыска расплава и условий заполнения формы. Изменение любого из этих факторов позволит вам определить его вклад в степень проявления утяжины. Как правило, если толщина ребра ответвления меньше или равна 60 % от основной секции изделия, то, скорее всего, утяжина не будет проявляться. Чем больше объем, который застывает при низком давлении, тем выше индекс утяжины и больше вероятность образования утяжины.

Рис. 2.78. Индекс утяжин в объеме отливки

После выявления утяжин на модели рекомендуются следующие меры по их устранению:

- изменить часть конструкции изделия, чтобы избежать толстых участков и уменьшить толщину любой выступающей части или скрыть утяжины внутри конструкции, сделать их незаметными;

- увеличить давление и время выдержки под давлением;

- переместить точку впрыска ближе к толстой области изделия, что позволит продлить время подпитки;

- увеличить размер впускного канала;

- уменьшить температуру расплава и температуру формы;

- использовать материал с более низкой вязкостью;

- если утяжины невозможно устранить или уменьшить, их можно попытаться скрыть путем добавления в конструкцию изделия каких-либо элементов, скрывающих их (мелкой насечки, шероховатости, валиков и др.).

2.35 Коробление (Deflection)

Результат показывает отклонение размера для каждого узла

модели (Warpage или Stress анализы).

Существует несколько возможных вариантов результата

«Deflection».

- Deflection, all effects – показывает общее отклонения размера для каждого узла модели во всех направлениях.

- Deflection, all effects: X–Component – показывает отклонения размера для каждого узла модели вдоль оси X.

- Deflection, all effects: Y–Component – показывает отклонения размера для каждого узла модели вдоль оси Y.

- Deflection, all effects: Z–Component – показывает отклонения размера для каждого узла модели вдоль оси Z.

Если значение отклонений достаточно малы (рис. 2.79, а), можно увеличить масштаб отображения отклонений с помощью настройки масштабного фактора Scale factor (необходимо нажать на интересующем результате в окне Study Tasks правую кнопку мыши и в контекстном меню выбрать Properties, далее в открывшемся окне Plot Properties выбрать закладку Deflection и в поле Scale Factor записать значение масштабного фактора (рис. 2.79, б)).

а б

Рис. 2.79. Коробление изделия: а – в реальном масштабе;

б – с масштабным фактором 10

Результаты Deflection также можно просмотреть с использованием анимации. Анимация иллюстрирует изменение формы детали из исходной (без отклонений) геометрии (масштабный коэффициент равен 0) до конечного отклонения, при этом используется указанный масштабный коэффициент.

Результат запроса особенно полезен для оценки отклонения размеров участков, в соответствии с координатами выбранных узлов до и после деформации и расстояний между двумя последовательно выбранными узлами, до и после деформации.

После определения главной причины коробления могут быть предприняты попытки снизить общую деформацию.

2.36 Изгиб кривизны (Bending curvature)

Изгиб кривизны определяется разностью значений усадки между верхним и нижним элементами сетки, поделенной на толщину этого элемента. Как видно из определения результата, значение изгиба кривизны возрастает с увеличением различий между верхней и нижней усадкой и уменьшается с увеличением толщины элемента сетки. Наибольшие значения изгиба кривизны, следовательно, будут возникать в тонких частях изделия с большой разницей усадки вверху и внизу.

Данный результат полезен при изучении проблем коробления из-за неоднородности охлаждения. Области модели с большими значениями кривизны изгиба более склонны к деформации вне плоскости разъема формы в результате неоднородного охлаждения верхней и нижней части элемента сетки модели (рис. 2.80).

Рис. 2.80. Изгиб кривизны

Основные способы влияния на неоднородность охлаждения:

1) Возможно, один из самых простых способов: изменить температуру охлаждающей жидкости. Можно провести анализы с температурой охлаждающей жидкости, скажем, на 5 °С больше и меньше исходной температуры. Результаты анализов можно использовать для исследования чувствительности деформации формуемого изделия к изменениям температуры охлаждающей жидкости.

2) Если недостаточно просто изменить температуру охлаждающей жидкости, можно добавить дополнительные охлаждающие линии в областях с проблемами в усадке или использовать вставки в форму для изменения скорости охлаждения изделия.

2.37 Ориентация материала (Material orientation)

Результат указывает (рис. 2.81) направление, в котором материал ориентирован в изделии. Ориентация может либо совпадать с направлением потока расплава, либо совпадать с направлением сдвига и определяется, в конечном счете, геометрией детали, материалом и используемым наполнителем.

Использование этого результата позволяет определить, в каком направлении будет происходить коробление, обусловленное анизотропной усадкой.

Рис. 2.81. Ориентация материала

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1410 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]