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 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Рис. 1.3. Форма литьевая одногнездная:

1 – хвостовик; 2 – колонка направляющая; 3 – формующая полость;

4 – толкатель; 5 – втулка литниковая; 6 – сопло цилиндра ТПА;

7 – каналы и полости системы охлаждения; 8 – фланец

Рис. 1.4. Схематическое изображение разводящих каналов

сбалансированной (а) и несбалансированной (b) литниковых систем:

1 – разводящие литники; 2 – центральный литник;

3 – формующие полости

2 АНАЛИЗ ЗАПОЛНЕНИЯ ОФОРМЛЯЮЩЕЙ ПОЛОСТИ

ЛИТЬЕВОЙ ФОРМЫ

Работа по анализу заполнения начинается с создания твердотельной геометрической трехмерной модели изделия в системе CAD, например, в системе Solid Edge (рис. 2.1). Полученная твердотельная модель экспортируется в систему Moldflow Plastic Insight. При передаче данных используются форматы, которые может распознавать Moldflow.

Рис. 2.1. Трехмерная модель изделия в системе Solid Edge

Затем в Moldflow Plastic Insight для импортированной модели строится сетка конечных элементов того или иного вида (midplain, fusion, solid 3D) с заданной точностью построения (рис. 2.2).

Сетка проверяется на наличие дефектов, которые затем устраняются.

Литниковая система, система охлаждения строятся уже в самой Moldflow Plastic Insight с помощью особого типа сетки – лучевых элементов (beams). Долее в базе данных Moldflow Plastic Insight выбирается марка полимера, для которой будет выполняться анализ, определяется точка впрыска расплава, выбирается вид анализа, задаются его параметры и анализ выполняется. Результаты анализа позволяют оценить особенности протекающего процесса.

Рис. 2.2. Сетка конечных элементов, построенная

в Moldflow Plastic Insight

Базовые анализы Moldflow Plastic Insight: Fill (Анализ запол-

нения); Flow (анализ выдержки под давлением и охлаждения); Cool (Анализ охлаждения с учетом построенной системы охлаждения); Warp (Анализ коробления). Все эти виды анализа используют метод

конечных элементов для моделирования процессов, протекающих в процессе формования. Существуют также «быстрые» анализы, которые используют упрощенные модели процессов и не используют метод конечных элементов: Molding window (Окно переработки) и Gate location (Расположение точки впрыска). Хотя результаты этих анализов не всегда точны, не учитывают особенностей геометрии детали, они очень быстро выполняются и в некоторых случаях могут быть полезны.

Для изготовления высококачественных изделий при разработке конструкции твердотельной модели необходимо знать и принимать во внимание все факторы, оказывающие влияние на качество готового изделия. Наиболее важными факторами являются:

- материал;

- конструкция изделия;

- литьевая форма;

- термопластавтомат;

- технологический процесс.

Конструкция литниковой системы литьевой формы и расположение впускного литника влияют на заполнение формующей полости и степень ориентации макромолекул расплава. Немаловажное значение имеют и термические параметры формы, определяющие условия охлаждения отливки и как итог ее конечные функциональные свойства.

Конструкция и режим работы узла пластикации, дозировка и усилие смыкания формы влияют на гомогенность и температуру расплава, свойства изделия в целом. При этом важно учитывать такие технологические свойства полимерного материала, как текучесть, кристаллизацию, усадку.

Повлиять на качество изделия можно и путем варьирования в определенных пределах параметрами процесса, такими как:

- температура расплава;

- температура формы;

- скорость впрыска;

- подпитка (выдержка под давлением);

- скорость охлаждения;

Множество этих параметров подчеркивает, насколько сложно правильно оценить процесс и степень их влияния на качество изделия, и насколько трудно его оптимизировать. При этом характер течения расплава полимера в форме имеет первостепенное значение для достижения качества изделия. Способность предсказывать давление и температуру, напряжение дает возможность точно анализировать процесс заполнения формы и на стадии проектирования оптимизировать ее конструкцию для оптимального характера заполнения. Улучшение характера заполнения особенно для сложных изделий возможно при учете целого ряда особенностей, которые определяются разнотолщинностью, наличием направляющих и отклоняющих потоков, местом, количеством и характером впусков, искусством балансировки потоков в формующей полости и литниковой системе.

Оптимизация технологических условий литья является ключевой процедурой в анализе процесса. Только после того, как установлены оптимальные условия, можно определить действительные величины таких параметров, как давление, напряжение и др. Для этого в компьютер вводятся различные значения температуры формы и расплава, времен впрыска, а далее рассчитываются результаты, которые представляются в виде таблиц или графиков и анализируются.

2.1 Оптимизация места впуска расплава (Gate Location)

Определение оптимального местоположения точки впуска

(Best gate location) генерируется анализом Gate Location (Расположение точки впрыска). В этом результате отображается

оценка каждого места в форме по его пригодности в качестве места впрыска. Наиболее подходящие области модели помечаются как Best, а наименее подходящие – как Worst. Районы одного и того же цвета представляют одинаково подходящие позиции размещения точки впрыска (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Определение положения места впуска расплава

Если на модели нет еще точки впуска, данный анализ определяет лучшее место при литье в форму с одной точкой впуска, учитывая выбранный материал. Если на модели уже есть одна или несколько точек впуска, анализ определяет лучшее положение для еще одной точки впуска, учитывая выбранный материал.

Области, рекомендованные для расположения точки впуска, следует рассматривать как потенциальные места для расположения впуска. Выбор положения точки впуска определяется, в конечном счете, с учетом конкретной модели, поэтому наиболее подходящие области могут оказаться не самыми лучшими. Например, может быть предложено место впрыска там, где это либо не возможно, либо может привести к нежелательным проблемам. Анализ Gate Location является быстрым видом анализа и не способен учесть всей специфики формования изделия, которую учитывают анализы Fill/Flow/Cool.

В данном случае, как видно из рис. 2.3, впуск расплава целесообразней расположить в центральной части изделия. Это приводит к более равномерному заполнению формы расплавом, минимизации пути течения расплава, уменьшению перепада давления, частично устраняются причины возникновения в изделии таких дефектов, как колебание усадки и коробление.

Анализ Gate Location позволяет определить оптимальное место впуска расплава в оформляющую полость исходя из геометрии изделия, не выполняя, конечно, элементный анализ.

Для более точного определения можно провести анализ MPI Fill/Flow/Warp для нескольких вариантов места впуска расплава без построения литниковой системы и оценить в дальнейшем по величине, например, коробления изделия влияние на его величину местоположения впуска.

2.2 Влияние условий литья на качество изделия (Quality)

Данный результат создается анализом Molding Window (Окно переработки) и дает представление о том, как показатель качества изменяется в зависимости от таких ключевых параметров, как температура формы, температура расплава и время впрыска. Показатель качества является численной величиной и характеризует оптимальность сочетания давления впрыска, времени охлаждения, скорости и напряжения сдвига, минимальной температуры фронта потока расплава при изменении базовых характеристик литья: температуры формы, расплава и времени заполнения.

Оптимальное сочетание значений индивидуальных критериев дают общий результат в повышении показателя качества. Так, показатель качества увеличивается со снижением давления впрыска, максимального времени охлаждения, максимальной скорости сдвига,

максимального напряжения сдвига и увеличивается при увеличении минимальной температуры фронта потока расплава.

По умолчанию график показывает показатель качества в зависимости от температуры формы, при фиксированных значениях температуры расплава и времени заполнения.

Для изучения влияния на показатель качества температуры расплава и/или температуры формы и/или времени впрыска, необходимо зайти в окно Properties (Свойства); для этого надо щелкнуть правой кнопкой мыши и в контекстном меню выбрать Properties. В открывшемся окне отображаются три линейки прокрутки и галочки для температуры формы, температуры расплава и времени заполнения (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Окно Properties (Свойства) результата Quality

анализа MoldingWindow (Окно переработки)

При выборе той или иной галочки в графике отображаемой зависимости изменяется величина, связанная с осью X (температура формы, температура расплава и время заполнения). При перемещении бегунка линейки прокрутки происходит изменение значений соответствующей характеристики литья (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Зависимость показателя качества: от температуры формы (a);

температуры расплава (b) и времени заполнения (c)

2.3 Зоны окна переработки (Zone (molding window): 2D Slice Plot)

Результат создается анализом Molding Window (Окно переработки) и позволяет увидеть окно литья, состоящее из трех зон, обозначенных соответствующим цветом:

Удобная (Preferred), внутри этой зоны процесс формования оптимален, за пределами границ этой зоны процесс формования не является оптимальным, однако все же может быть осуществлен.

Допустимая (Feasible), процесс формования возможен в указанных границах, за их пределом процесс литья не представляется возможным.

Недопустимая (Not Feasible), условия процесса литья таковы, что форма не может быть заполнена.

Зеленый цвет представляет предпочтительное окно

формования (рис. 2.6).

Если настройки параметров процесса литья находятся в поле зеленой зоны, изделие, вероятно, будет хорошо отливаться. Если окно литья зеленой зоны очень узкое, есть возможность расширить его. Узкая зеленая зона указывает на то, что условия переработки можно изменять в очень узком диапазоне и, как следствие, формующая полость может плохо заполняться. Поэтому надо стараться по возможности расширить эту зону.

Рис. 2.6. Зоны формования модели изделия

Если используются настройки процесса, отмеченные желтой областью, очень большая вероятность формования изделия низкого качества. Если имеет место только желтая зона (нет зеленой зоны), это означает, что нет оптимального сочетания параметров процесса литья для этой формы, с выбранным расположением точки впрыска и материалом. В зависимости от требований, предъявляемых к изделию, возможно, потребуется переместить или добавить еще одно место впрыска, изменить материал или изменить геометрию самой детали.

Красная область окна переработки показывает диапазон параметров процесса, при котором нельзя отлить деталь. Если все окно переработки имеет красный цвет, это показывает, что нет подходящего сочетания параметров процесса литья для конкретной детали, с данной точкой впуска и выбранного материала. В этом случае необходимо предпринять следующие шаги:

- изменить место впуска расплава;

- добавить еще один впуск;

- подобрать другой материал;

- изменить геометрию детали.

Примечание. Даже если используется анализ окна переработки, вполне возможно, что предсказанные параметры процесса могут привести к сбоям формования и плохому качеству изделия. Это возможно потому, что анализ окна литья предназначен для быстрой, приблизительной оценки диапазона параметров переработки и не может заменить полный анализ Moldflow Plastics Insight.

2.4 Минимальная температура фронта потока (Minimum flow front temperature)

Данный результат генерируется анализом «Окно переработки». Этот результат показывает, как изменяется минимальная температура фронта потока расплава с изменением температуры пресс-формы, температуры расплава и времени впрыска и наряду с несколькими другими результатами, является компонентом, определяющим показатель качества литья.

По умолчанию результат показывает минимальную температуру потока в зависимости от температуры пресс-формы. Для изучения влияния на минимальную температуру фронта потока расплава температуры формы (рис. 2.7) и/или времени впрыска (рис. 2.8), необходимо зайти в окошко Properties (Свойства), для этого щелкнуть пра-

<<< < Предыдущая 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]