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
2.23 Воздушные ловушки (Air traps)
В анализе «Воздушные ловушки» на изделии отображаются
красные линии для зон, где возможно образование воздушных
ловушек. Это может происходить в местах, где встречается два или
более фронтов потока расплава с запиранием воздуха или на концах
пути потока расплава (рис. 2.36, 2.37).
Рис. 2.36. Встречи потоков, приводящие к образованию
воздушных ловушек
Air traps
Рис. 2.37. Анализ «воздушные ловушки»
Как правило, в результате этого дефекта на поверхности
изделия образуется небольшое отверстие или пятно. В некоторых
случаях, при сжатии воздуха, возможно повышение температуры до
уровня, при котором полимер может начать деструктировать или
окисляться с образованием гари.
Воздушные ловушки часто образуются вследствие явлений беговой дорожки (race track) и колебаний расплава (hesitation). Воздуш-
51
ные ловушки могут образовываться даже тогда, когда форма сбалансирована по потокам – они образуются в конце пути потока расплава.
Кроме вышесказанного, надо иметь в виду, что за счет
противодавления при пластикации вдоль рабочей длины шнека
создается перепад давления. Давление впереди шнека очень высокое.
Оно плавно понижается к загрузочной воронке термопластавтомата.
За счет этого перепада давления втянутый при пластикации воздух
выводится через загрузочное отверстие.
Если перепад давления слишком мал, воздух при пластикации
подается в пространство перед шнеком и затем впрыскивается в
форму. При плохом удалении воздуха из формы может случиться, что
в зонах, например, ребер, стенок, глухих отверстий воздух,
включенный в расплав, после впрыска остается в материале.
Всегда необходимо решить, насколько серьезно наличие воздушных ловушек, и в каком месте они появляются. Если они попадают на
поверхность, которая не должна быть визуально совершенна, воздушные
ловушки можно оставить. В сочетании с результатом «Время
заполнения» можно проверить характер заполнения и оценить
вероятность появления воздушных ловушек в тех или иных местах.
С помощью этого результата можно выявить сведущие
проблемы:
- следы гари – ловушка воздуха может оставить след гари, если
воздух под достаточным давлением воспламеняется и оставляет след
гари;
- недолив – неполное оформление изделия (short shot) (если
воздух не сжимается достаточно быстро, чтобы вызвать гарь, это
может привести к недоливу вследствие противодавления или оставить
пузырьки воздуха в изделии);
- даже если задерживаемый воздух не вызывает образование
гари или недолива, он все же может оставить пятна на поверхности
изделия.
Чтобы избежать образования воздушных ловушек можно
попробовать использовать один из этих вариантов:
- переместить место впрыска так, чтобы при заполнении
воздушные ловушки образовывались в вентилируемых областях, таких
как плоскость разъема формы;
- уменьшить скорость впрыска, чтобы уменьшить вероятность
образования гари или образования воздушных ловушек в местах
плохой вентиляции;
52
- увеличить скорость впрыска, чтобы устранить воздушные
ловушки, образующиеся на встречных потоках расплава;
- уменьшить толщину стенки, для устранения явления
«беговой дорожки»;
- использовать «лидеры» или «дефлекторы» потоков расплава,
то есть увеличить или уменьшить толщину формы в направлении
потока расплава; «лидеры» или «дефлекторы» потока могут
обеспечить одновременное заполнение формы за счет балансировки
пути потоков расплава (на рис. 2.38 показано заполнение пластины с
одинаковой толщиной и вариант с использованием «лидеров» и
«дефлекторов» потоков расплава, который обеспечивает
одновременное заполнение формы).
а б
Рис. 2.38. Заполнение равнотолщинной пластины (а)
и балансировка потоков расплава с помощью использования
секторов различной толщины (б)
2.24 Среднее значение скорости (Average velocity)
Результат «Среднее значение скорости» отображает направление и величину среднего значения скорости течения полимера в
каждой точке внутри полости пресс-формы для любого момента
времени – с начала впрыска и до полного прекращения течения
расплава (рис. 2.39). При расчете средней скорости учитывается
только расплав полимера, застывший слой полимера в расчете не
учитывается. Для того, чтобы увидеть результат «Среднее значение
скорости» для нужного момента времени, либо увидеть
анимационную картину изменения этой величины во времени,
необходимо использовать инструменты из панели меню Animation.
53
Рис. 2.39. Направление и величина средней скорости течения
полимера в полости формы
Результат может быть использован для определения областей с
высокой скоростью потока. Высокие значения средней скорости, в
какой– либо части оформляющей полости, говорят о высокой скорости
потока расплава, а это означает, что здесь могут быть проблемы с
заполнением, например, локальные переуплотнения. Это может также
означать, что поток расплава полимера не сбалансирован (рис. 2.40).
Рис. 2.40. Изменение скорости потока расплава вследствие
разнотолщинности изделия
54
Можно также посмотреть результат «Среднее значение скорости» только в направлении X, Y, Z. Для этого необходимо щелкнуть
правой кнопкой мыши в панели задач (Study tasks), в контекстном
меню выбрать Properties (Свойства), а в появившемся окошке Plot
properties открыть закладку Vector и выбрать интересующее направление.
В сочетании с результатом «Время заполнения», данный
результат может помочь определить наилучшую точку впрыска
расплава, размеры литников, толщины детали для достижения
сбалансированности оформляющих полостей и литниковой системы.
Учет и устранение проблем, связанных с несбалансированностью потока расплава полимера в форме, является ответственной задачей для достижения качества изделия. Несбалансированность потоков расплава может быть причиной многих проблем, таких как,
недолив, большая длительность цикла, различия в плотности в изделии, его коробление, воздушные ловушки, дополнительные линии
спая. Течение будет сбалансированным, когда заполнение оформляющей полости заканчивается одновременно во всех частях формы.
Показанная на рис. 2.41 форма изделия при выбранном
положении места впуска будет заполняться по трем основные
направлениям течения потока полимера (они показаны красными
стрелками):
Рис. 2.41. Направления потоков при заполнении формы
Эти три направления потока расплава имеют различную длину.
При одинаковой толщине стенок изделия, поток расплава 1 достигнет
конечной точки пути первым, затем 2, и последним – поток 3. Следовательно, имеет место несбалансированное заполнение оформляющей
полости. За счет изменения толщин стенок изделия (делая оформляющую полость тоньше в направлении потока 1 и толще в направлении
потока 3 можно выровнять время заполнения, то есть сбалансировать
55
потоки. Такие изменения толщин формы называют лидерами, или
дефлекторами потоков.
В других случаях балансировки потоков добиваются изменением положения точки впрыска полимера или изменением количества
точек впрыска. Например, если выбрано место впрыска, с которого
форма будет заполняться потоками, среди которых одни потоки будут
в три или четыре раза длиннее других, то такие потоки практически
невозможно сбалансировать. Можно попробовать переместить место
впрыска полимера в положение, которое будет определять потоки
схожей длины. Другой вариант – использовать несколько точек
впуска, так чтобы происходило заполнение всей формы одновременно.
Однако в этом случае также важно учитывать следующее:
- вся форма должна заполняться примерно в одно и то же
время, при одинаковом давлении;
- температура в конце заполнения должна иметь равномерное
распределение в каждой полости, обеспечивая равномерную усадку, и
приемлемое качество сварного шва, между полостями;
- напряжение сдвига в каждой полости (игнорируя литники) должно быть меньше, чем рекомендуемый предел для выбранного материала.
2.25 Центроида усилия смыкания (Clamp force centroid)
Центроида усилия смыкания отображает действие силы смыкания приложенной к центру масс формы (рис. 2.42). Данные результата записываются в момент наибольшего действия силы смыкания.
Clamp force centroid
Рис. 2.42. Центроида усилия смыкания
56
Анализ заполнения (Fill) вычисляет максимальное усилие
смыкания формы во время заполнения расплавом формы. Для этого
используются две величины: A – площадь проекции формы (модели)
на плоскость XY; P – давление (распределение давления впрыска).
Максимальное усилие (F
), необходимое для того, чтобы
СМ
форма оставалась закрытой, рассчитывается путем нахождения
суммарного давления на площадь проекции оформляющей полости
формы (площадь разбита на небольшие сегменты и давление
вычисляется для каждого из этих сегментов). Суммарное усилие
смыкания при этом равно сумме произведений каждого из этих
давления на соответствующую площадь:
где N – число сегментов, на которые разбита площадь; A
i-го сегмента; P
– среднее давление в i-ом сегменте.
i
– площадь
i
Для того, чтобы расчет усилия смыкания был правильным,
необходимо располагать модель так, чтобы усилие смыкания
действовало вдоль оси Z (рис. 2.43). Если необходимо изменение
ориентации модели, ее разворот, можно воспользоваться
инструментами в меню Model Manipulation.
Рис. 2.43. К расчету усилия смыкания
57
Для этого:
- в панели Layers (Слои) необходимо убедиться, что отобра-
жаются все узлы (nodes);
- нажать опцию меню (Select) и нарисовать прямоугольник
вокруг модели, убедиться, что она вся выбрана;
- нажать или войти в меню (Modeling Move/Copy...), затем
выбрать Rotate;
- в поле Select должны отображаться все элементы, которые
были выбраны;
- в поле Axis выбрать ось, вокруг которой будет
осуществляться поворот;
- ввести угол поворота в поле Angle;
- убедиться, что выбрано поле Move;
- нажать кнопку Apply, затем – Close.
В процессе стадии заполнения давление и усилие смыкания
постепенно увеличиваются. В фазе подпитки, давление в форме
становится более равномерным. Давление выдержки обычно задается
ниже, чем при заполнении, поэтому усилие смыкания в этой стадии
может быть ниже, чем на стадии заполнения.
Площадь проекции полости равна сумме площадей всех поверхностей, расположенных перпендикулярно плоскости XY. В ряде
случаев отдельные поверхности могут перекрываться (рис. 2.44).
Рис. 2.44. Пояснения к определению площади проекций
оформляющей полости на плоскость XY
58
Вторые и все последующие из перекрывающихся поверхностей
не вносят вклада в реальное усилия смыкания, но учитываются при
анализе в процессе вычислении силы смыкания. Как результат,
предсказанное усилие смыкания может быть больше, чем фактически
требуется для сохранения формы закрытой. Рекомендуется в этих
случаях «вручную» рассчитывать усилие смыкания формы.
Усилие смыкания – это максимальное усилие, необходимое
для удержания пресс-формы закрытой во время заполнения. Усилие
смыкания, полученное при расчете необходимо сравнивать с усилием
смыкания литьевой машины, которую планируется использовать.
Максимальное усилие смыкания является функцией давления
впрыска и площади проекции формы. Для расчета используется
плоскость XY. Таким образом, форму надо располагать так, чтобы
усилие смыкания было направлено вдоль оси Z, как показано на рис.
2.45. Усилие смыкания также рассчитывается и на стадии выдержки
под давлением, когда вся полость может находиться под давлением
при более высоком значении, чем это было во время стадии
заполнения.
Рис. 2.45. Положение плоскости разъема при расчете усилия
смыкания формы
Усилие смыкания также рассчитывается в стадии уплотнения,
когда вся полость может находиться при большем давлении, чем во
время стадии заполнения.
Программа позволяет построить XY-график (Clamp force XY–
plot) изменения усилия смыкания от времени на стадии впрыска и
выдержки под давлением (рис. 2.46).
59
Рис. 2.46. Изменение усилия смыкания на стадии впрыска и выдержки
под давлением
Усилие смыкания является функцией давления впрыска и
площади проекции формы. Проекция формы берется на плоскости XY.
Рекомендуется, чтобы максимальное усилие смыкания составляло
меньше 80% от предела используемой машины, а остальные 20%
считать как фактор безопасности.
Примечание. Для вычисления усилия смыкания, ориентация
модели должна быть такой, что усилие смыкания будет
ориентировано в направлении оси Z. Если в модели имеются
перекрывающиеся поверхности в плоскости XY, определяемое усилие
смыкания для этих поверхностей добавляется и результирующие
усилие смыкания окажется больше, чем будет на практике.
Результат можно скорректировать. Для этого необходимо:
- выбрать исключаемые из расчета усилия смыкания элементы;
- щелкнуть правой кнопкой мыши любой из выбранных
элементов и нажать в контекстном меню Properties (Свойства);
- в появившемся окошке поставить Exclude from clamp force
calculation (Исключить из расчета усилия смыкания) флажок;
- нажать кнопку ОК.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]