Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы компьютерного моделирования процессов изготовления изделий из пластмасс литьем под давлением. Интерпретация результатов анализа. Учебное пособи
.pdf
Доступные варианты методов переключения приведены ниже.
Automatic – автоматически. Точка переключения выбирается
таким образом, что, если шнек мгновенно остановить, то дозы
поступившего расплава полимера будет достаточно, что бы заполнить
полость просто путем декомпрессии.
By%volume filled – по % заполненного объема (полости).
Задает процент заполненного объема оформляющей полости, при
достижении которого будет происходить переключение. По
умолчанию этот процент составляет 99 %.
By injection pressure – по давлению впрыска. Задает
переключение в момент, когда литьевая машина достигает заданного
давления впрыска.
By hydraulic pressure – по гидравлическому давлению. Задает
переключение в момент, когда литьевая машина достигает заданного
гидравлического давления.
By clamp force – по усилию смыкания. Момент переключения
произойдет, когда усилие смыкания формы достигнет заданной
величины (предела).
By pressure control point – по давлению в контрольной точке.
Задает переключение в момент, когда в заданной контрольной точке
сетки будет достигнуто заданное давление. Для того, чтобы установить
этот критерий, в окошке Process Settings Wizardв опции
Velocity/pressure switch-over надо выбрать By pressure control point,
нажать кнопку Edit settings. В появившемся окошке ввести номер узла
Node, в котором планируется установить контроль по давлению, и задать
Pressure давление. Далее дважды щелкнуть кнопку OK (рис. 2.27).
By injection time – по времени впрыска. Задает момент
переключение в заданное время после начала впрыска.
By whichever comes first – по первому критерию из заданных.
В этом случае можно задать несколько критериев из выше
перечисленных.
Переключение произойдет, когда сработает первым один из
указанных критериев.
2.16 Температура, усредненная по объему (Bulk temperature)
Температура расплава полимера в форме различна не только в
зависимости от времени и места ее измерения, она изменяется также и
по толщине оформляющей полости в течение всего цикла литья под
давлением. Такое изменение температуры трудно показать на одном
41
дисплее. Вместо этого можно использовать среднеобъемную
температуру, определяемую как средневзвешенная температура по
толщине оформляющей полости. Среднеобъемная температура,
(средняя температура массы) имеет больший физический смысл, чем
просто средняя температура в качестве характеристики потоков
расплава полимера. Она характеризует энергию, которая
транспортируется через конкретное место в полости.
На рис. 2.28 можно увидеть объемную температуру для любого
момента времени: от начала впрыска и до окончания выдержки под
давлением, а также увидеть изменение объемной температуры в виде
анимации. Для этого необходимо использовать соответствующие
инструменты из панели меню Animation.
Рис. 2.28. Распределение объемной температуры в период
заполнения формы
Среднеобъемная температура равна средневзвешенной по
скорости температуре, когда полимер течет и просто средней
температуре, когда поток полимера останавливается. Для каждого
элемента, график зависимости среднеобъемной температуры от
времени в момент перехода от средневзвешенной по скорости к
средней температуре описывается гладкой кривой. В процессе
42
заполнения расплавом желательно, чтобы было равномерное
распределение среднеобъемной температуры по всей конструкции
полости формы.
Распределение среднеобъемной температуры дает альтернативный способ изучить распределение потока полимера в форме. Области, где поток постоянен (тепловая конвекция) как правило, имеют более высокую среднеобъемную температуру. Среднеобъемная температура быстро падает, когда поток останавливается в этой области.
Наиболее яркие пятна на графике связаны с перегревом
материала на стадии заполнения. Если максимальная среднеобъемная
температура близка к температуре термостойкости, необходимо
рассмотреть вопрос о реорганизации геометрии детали вблизи горячих
точек или изменении условий процесса. Разность температур также
может привести к неоднородности усадки и короблению изделия.
Температура поверхности формы во многом зависит от
положения системы охлаждения по отношению к поверхности пресс–
формы. Для простых изделий постоянной толщины, одинаковое
расстояние охлаждающих каналов даст равномерное охлаждение.
Если в изделии имеются области, различающиеся по толщине, это
может привести к образованию зон перегрева. В этих случаях
желательно переместить каналы охлаждения ближе к областям с
утолщениями или предусмотреть дополнительные каналы или полости
охлаждения. Пример такого варианта показан на рис. 2.29.
Рис. 2.29. Дополнительные средства охлаждения для выравнивания
температуры областей изделия: 1 – дополнительные каналы
охлаждения добавлены и помещены как можно ближе к поверхности
оформляющей полости; 2 – канал охлаждения перемещается ближе
области с повышенной температурой; 3 – возможно, необходимо
переместить левый и правый канал дальше от поверхности
оформляющей полости
43
2.17 Скорость сдвига, усредненная по объему (Shear rate,
bulk)
Результат «Скорость сдвига, усредненная по объему»
формируется в анализах течения Midplane и Fusion, и указывает
величину скорости сдвига в расплаве полимера в поперечном сечении
в любом узле сетки (рис. 2.30). Объемная скорость сдвига
рассчитывается по напряжению сдвига на стенке и соответствующей
вязкости в этой области. Результат может быть просмотрен для
любого момента времени от начала заполнения до конца заполнения, с
использованием инструментов из панели меню Animation.
Рис. 2.30. Распределение скоростей сдвига в процессе заполнения
Скорость сдвига является мерой того, насколько быстро слои
расплава скользят относительно друг друга. Если это происходит
слишком быстро, может произойти деструкция полимера. Наибольшая
скорость сдвига не должна превышать максимального значения
рекомендуемого для этого материала в базе данных Moldflow.
Превышение этого значения, вероятно, приведет к деструкции
полимера.
44
Как и температура, скорость сдвига зависит от толщины
формы. Однако, в отличие от температуры, усредненной по объему,
она не является ни средней, ни средневзвешенной из-за того, что она
может широко варьироваться по толщине детали.
Для уменьшения скорости сдвига в конце потока или в тонких
секциях может быть использовано локальное утолщение этих зон.
Уменьшение скорости впрыска может привести к снижению
температуры и увеличению вязкости расплава, что приведет к
увеличению скорости сдвига.
Выбор материала с меньшей вязкостью или увеличение
температуры расплава приведет к снижению скорости сдвига.
2.18 Давление в месте впрыска расплава (Pressure
at injection location)
Данный анализ отображает зависимость давления в месте
впрыска от времени в процессе заполнения и выдержки под давлением
в виде XY графика (рис. 2.31).
Рис. 2.31. Зависимость давления от времени в процессе заполнения
и выдержки под давлением
Результат очень полезен для проверки, имеются ли какие-либо
скачки давления, что обычно является признаком дисбаланса. Дисбаланс может быть устранен путем изменения расположения литника.
45
Этот результат также может быть использован, чтобы
определить распределение давления в полости в точке переключения
контроля скорость/давление.
2.19 Время охлаждения (Time to freeze)
Результат «Время охлаждения» отображает время, которое
должно пройти после завершения стадии заполнения (100 %) и до
момента, когда расплав полимера охладится до температуры
извлечения изделия. В этом результате учитывается динамика
охлаждения, как в процессе заполнения, так и в процессе выдержки
под давлением (рис. 2.32).
Рис. 2.32. Время охлаждения отливки
В идеале изделие должно охлаждаться равномерно и,
насколько возможно, быстро. Следует обращать внимание на разницу
во времени охлаждения между большей частью модели и последним
застывшим элементом. Если различие большое, следует увеличить
охлаждение этой области изделия или подумать о внесении изменений
в конструкцию изделия.
46
Результат «Время охлаждения» также может быть использован
для определения времени охлаждения в районе точки впрыска. Если
эта область будет застывать раньше, чем заполнится все изделие,
может произойти недолив. Если область вблизи точки впрыска
застынет раньше, чем во всем изделии, стадия выдержки под
давлением может оказаться неэффективной.
Большинство деталей могут успешно извлекаться с
литниковыми остатками, застывшими на 50 %, и толстыми участками
изделия, застывшими на 80 %.
Долю застывшего слоя можно оценить с помощью результата
Frozen layer fraction (рис. 2.33).
Рис. 2.33. Доля застывшего слоя
2.20 Доля застывшего слоя «Frozen layer fraction»
Результат показывает долю застывшего слоя в каждой точке
изделия. Полимер считается застывшим, когда его температура
становится ниже температуры перехода (Transition temperature) в базе
данных Moldflow. Это температура, при которой расплав полимера
переходит в твердое тело. Данная температура соответствует
температуре стеклования (T
температуре кристаллизации (T
) для аморфных материалов и
g
) для кристаллических полимеров.
k
47
Результат «Доля застывшего слоя» изменяется от 0 (нет застывшего слоя) до 1 (слой застыл полностью). Чем больше это значение, тем толще застывший слой (тоньше слой расплава) и соответственно больше сопротивление потоку расплава полимера. С помощью инструментов из панели меню Animation можно отобразить
результат для любого момента времени: от начала впрыска до
окончания процесса выдержки под давлением и охлаждения.
Во время заполнения оформляющей полости области, через
которые течет расплав, отдают тепло через стенки формы, но
получают дополнительное тепло от потока текущего расплава
полимера. Как только течение в этой области прекращается, тепло
только отдается через стенки формы и процесс увеличения доли
застывшего слоя ускоряется.
Значение результата «Доля застывшего слоя» оказывает существенное влияние на сопротивление потоку расплава полимера. Вязкость
расплава экспоненциально возрастает с понижением температуры.
Кроме того, толщина слоя потока расплава также уменьшается, по мере
того, как толщина замороженного слоя увеличивается.
Эффект, связанный с уменьшением толщины потока расплава,
можно грубо оценить, определив текучесть, как меру скорости сдвига.
Текучесть пропорциональна кубической степени толщины детали.
Тогда 50 % уменьшение толщины детали снижает текучесть в восемь
раз (или увеличивает сопротивление потоку расплава в восемь раз). Не
удивительно, что чрезмерное высокое давление требуется для
заполнения частей, в которых имеет место явление «задержки»
(hesitation), особенно в начале заполнения. В районе «задержек» слой
потока становится очень тонким, особенно в зонах, которые
заполняются последними.
В идеальном случае форма остывает насколько это возможно
равномерно и быстро. Результат «Доля застывшего слоя» можно использовать совместно с результатом «Время достижения температуры извлечения» для обнаружения следующих проблемных областей в форме:
- проблема заполнения областей с явлением «задержек»
(hesitation), особенно в начале стадии заполнения;
- если время достижения значения температуры извлечения
оказывается слишком высоким, можно принять меры по сокращению
чрезмерного времени цикла (например, внесение изменений в
настройке формы, системы охлаждения, уменьшить температуру
расплава);
48
- если имеют место локальные области перегрева, применяют
способы, в которых охлаждение этих областей может быть улучшено
(ускорено).
2.21 Доля застывшего слоя в конце заполнения (Frozen layer
fraction at end of fill)
Результат «Доля застывшего слоя в конце заполнения»
показывает долю застывшего слоя полимера в наиболее интересном
моменте времени: в конце стадии заполнения (рис. 2.34).Значение
доли застывшего слоя варьируется от 0,0 до 1,0 (чем выше значение,
тем более толстый слой застывшего полимера или тоньше слой
расплава полимера). Полимер можно считать застывшим, когда его
температура падает ниже температуры перехода (Transition
temperature), заданной в базе данных Moldflow.
Рис. 2.34. Доля застывшего слоя в конце прекращения течения
Во время стадии заполнения, толщина застывшего слоя не
сильно изменяется в областях с непрерывным потоком расплава, так
как потери тепла через стенки формы уравновешиваются теплом
горячего расплава. После остановки течения расплава, потери тепла
49
через стенки формы становятся доминирующими в этой области
формы. Соответственно наблюдается быстрое увеличение толщины
застывшего слоя полимера.
Доля застывшего слоя имеет очень существенное влияние на
сопротивление потоку расплава полимера. Вязкость расплава
полимера экспоненциально возрастает с понижением температуры.
Кроме того, толщина слоя потока также уменьшается, когда толщина
замороженного слоя увеличивается.
2.22 Процент заполненного веса детали (% shot weight)
Данный результат показан на XY графике (рис. 2.35)
зависимости веса заполненной части детали в процессе заполнения и
выдержки под давлением, поделенной на вес всей детали и
умноженной на 100 % от времени. Общий вес детали определяется
исходя из плотности при нормальной температуре, умноженной на
общий объем конечно–элементной сетки детали.
Рис. 2.35. Изменение веса отливки во времени
Исходя из информации, представляемой результатом, можно
увидеть, как давление влияет на процесс заполнения и выдержки под
давлением.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]