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 78 / 148 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

непредвиденные затраты. Коробление всегда является следствием различия усадок в материале отлитой детали.

Основное влияние на усадку оказывают температура стенки формы, толщина стенки изделия, материал, параметры переработки.

2.28.1 Температура стенки формы

При быстром охлаждении массы материала вблизи стенок формы (рис. 2.58), ее молекулярные цепочки не успевают расположиться так, чтобы принять состояние высокой плотности. При использовании частично кристаллических термопластов образование кристаллической структуры в краевых слоях дополнительно подавляется. Структура таких слоев может оставаться практически аморфной. Усадка этих областей вблизи стенок небольшая. В противоположность этому охлаждение внутренних зон отливки происходит значительно медленнее, так как они изолируются наружными зонами. При переработке частично кристаллических термопластов, может образоваться кристаллическая структура, которая приводит к большей усадке, чем в областях вблизи стенки.

Рис. 2.58. Профиль температуры по поперечному сечению

отлитой детали

Низкая температура стенок формы приводит к быстрому охлаждению отливки. За счет этой скорости подавляется образование уплотнений молекулярных цепочек. Отливка проявляет незначительную усадку переработки (УП). Дополнительная усадка (ДУ) – незначительная.

Общая усадка при высокой температуре стенок формы всегда больше, чем при низкой температуре, так как температура изделия при удалении из формы поддерживается постоянной.

2.28.2 Толщина стенки изделия

Толстые стенки охлаждаются медленнее, чем тонкие. За счет этого увеличивается усадка (рис. 2.59).

Рис. 2.59. Зависимость усадки от толщины стенки

2.28.3 Материал

Следует различать аморфные (например, АБС, ПММА, ПС) и частично кристаллические (например, ПЭ, ПП, ПА) полимеры. Аморфные, как правило, имеют меньший потенциал усадки, чем частично кристаллические. В материалах с наполнителями усадка снижается в направлении ориентации частиц добавки. Усадочное соотношение между частично кристаллической пластмассой и стекловолокном составляет примерно 200:1. За счет применения стекловолокон могут проявляться очень большие различия усадки в зависимости от положения и количества впусков, толщин стенки, направления усадки, геометрии модели. Наполнение минералами или стеклянными шариками пластмассы приводят к меньшим различиям в усадке.

2.28.4 Параметры переработки

Ниже качественно описываются некоторые зависимости крайне важных параметров переработки и их влияние на усадку (рис. 2.60).

а б в

г д

Рис. 2.60. Влияние параметров переработки на величину усадки

2.28.5 Взаимосвязь между усадкой и короблением

В принципе, коробление возникает за счет большого различия значений усадки в различных частях детали. Если толстостенная часть детали, изображенной на рис. 2.61, имеет усадку больше, чем на тонкостенном ребре, то деталь будет деформироваться, как это показано на рисунке.

Подобный тип коробления часто вызывается и различием в содержании кристаллической фазы в разных частях изделия и, следовательно, различием их объемной усадки. Скорость охлаждения

Рис. 2.61. Деталь, подвергнутая короблению

верхней части будет ниже, чем в тонкой секции. В результате, в верхней части изделия увеличится содержание кристаллической фазы, и поэтому она будет усаживаться больше, что вызовет коробление.

На рис. 2.62, а показано коробление с высокой усадкой вокруг точки впуска находящейся в центре диска. Формование подобных деталей считается достаточно проблемным в силу того, что усадка по мере удаления от впуска может изменяться с понижением температуры расплава, градиентом сопротивлений течению, вызванным колебанием толщины детали и шероховатости оформляющей поверхности (рис. 2.62, а). Особенно влияет перепад температуры на пути от места впуска до образующей диска. Поэтому рекомендуется толщину детали делать переменной, увеличивая в направлении радиуса от точки впуска, как показано на рис. 2.62, b.

Рис. 2.62. Нарушение формы диска, вызванное неравномерной усадкой

2.28.6 Ориентационные эффекты

Ориентация приводит к изменению величины усадки в направлениях параллельном и перпендикулярном направлению ориентации материала. Этот вид усадки может привести к короблению, аналогичному короблению, связанному с разбросом усадки. Рис. 2.63, а показывает коробление, когда параллельная усадка больше перпендикулярной усадки. Другая форма коробления может быть получена, если перпендикулярная усадка выше, чем параллельная усадка в форме (b).

Рис. 2.63. Коробление из-за разности продольной и поперечной усадки

2.28.7 Меры по устранению коробления

Для уменьшения эффекта коробления могут быть предложены следующие рекомендации.

1. Изменение профиля выдержки под давлением

Это первый вариант, который необходимо использовать для уменьшения неравномерной усадки, хотя его применение ограничено и зависит от характеристик литьевой машины, кроме того, его использование малоэффективно для тонких частей формы или деталей со сложной геометрией.

Преимущество использования изменения профиля выдержки под давлением для уменьшения разброса усадки состоит в том, что в этом случае не надо изменять конструкцию формы.

2. Детальный анализ модели изделия:

- толщины стенок и ребер должны проектироваться

одинаковыми; варьирование толщинами отдельных областей может

представлять собой итеративный процесс до тех пор, пока уровень разброса усадки не станет приемлемым;

- необходимо закруглить угловые зоны и увеличить

внутренние поверхности для равномерного отвода тепла;

- опорные поверхности или поверхности контакта по возмож-

ности выполнять не плоскими, а сводчатыми или профилированными;

- отдавать предпочтение симметричному дизайну модели;

- впускной канал литниковой системы располагать в самой толстой зоне изделия и не выбирать его сечение слишком маленьким, так как сокращается время подпитки;

- создавать равномерное направление течения, исключающее стыковые и обратные потоки за счет правильного выбора места впуска или количества впусков;

- использовать материал модели, который не вызывает большого коробления, обратив особое внимание на наполнитель, его природу и количество.

3. Анализ конструкции формы:

- обеспечить равномерное поддержание температуры формы;

- снабдить форму раздельными контурами поддержания равномерной температуры, исключив неравномерное охлаждение изделия, приводящее к изгибу (рис. 2.64);

- проверить, возможно ли дополнительно применение теплопроводящих материалов для знаков, вставок;

- если не достаточно просто изменить температуру охлаждающей жидкости, можно рассмотреть возможность добавления дополнительных охлаждающих линий или использовать вставки в форму для выравнивания условий охлаждения в форме.

Рис. 2.64. Коробление из-за перепада температур полуформ

2.29 Давление (Pressure)

Результат отображает распределение давления расплава полимера в форме на любой момент времени для выполненного анализа (Fill и Flow) – рис. 2.65.

Рис. 2.65. Распределение давления расплава в форме во времени

Масштаб давления по умолчанию задается в диапазоне: минимальное и максимальное давление в процессе анализа. Время, для которого будет отображен результат, можно задать с помощью инструментов панели меню Animation.

Перепад давления в разных точках на пути движения расплава в форме является силой, которая толкает поток полимера в процессе заполнения. Градиент давления равен разности давлений, деленной на расстояние между этими двумя точками. Полимер всегда движется в направлении отрицательного градиента давления: от более высокого давления к более низкому давлению (это похоже на воду, текущую с больших высот в низ). Таким образом, максимальное давление всегда имеет место вблизи точки впрыска полимера, а минимальное давление приходится на фронт течения расплава во время стадии заполнения (рис. 2.66).

Рис. 2.66. Изменение давления расплава в форме

В начале заполнения давление в форме равно нулю (или одной атмосфере, в абсолютной шкале давления). Давление в каждом месте формы начнет возрастать только после того, как фронт расплава полимера достигает этого места. Давление продолжит увеличиваться и после того, как фронт расплава будет двигаться дальше. Это связано с увеличением расстояния между этим конкретным расположением и фронтом потока расплава.

Величина давления (или градиент давления) зависит от сопротивления течению полимера в форме, поэтому полимер с высокой вязкостью требует большего давления, чтобы заполнить полость. Ограниченные области в форме, например, тонкие полости или небольшие дорожки, а также большие длины потока расплава, требуют большего градиента давления, а, следовательно, и более высокого давления, чтобы их заполнить.

Обычно максимальное давление впрыска в сопле составляет около 140 МПа. Мы рекомендуем максимальное давление 100 МПа для всей формы (оформляющая полость и литниковая система) и 70 МПа – для оформляющей полости. Существует много литьевых машин, обладающих более высоким давлением литья, однако, если вы не знаете возможностей машины, разумно предположить, что это – 140 МПа. Обычно максимальное гидравлическое давление литьевой машины около 14 МПа. Когда полимер впрыскивается и нагнетается в сопло, следует использовать коэффициент усиления давления (между 8–15) из-за меньшей площади сопла. Таким образом, давление в сопле, как правило, находится между 110 и 210 MПa, в среднем – 140 МПа. Если давление литьевой машины известно, используют не более 75 %

от этого давления для всей формы (оформляющая полость плюс литниковая система) и 50 % для оформляющей полости.

Литьевая машина, используемая в анализах по умолчанию, имеет предел – 180 МПа. Можно использовать ограничение величины давления двумя способами. Предположив, что давление литья имеет предел 140 МПа. Вы можете запустить анализ, используя предел давления, заданный по умолчанию (180 МПа) и следить за давлением необходимым для литья изделия. Оно не должно быть более 100 МПа, если следовать данному руководству. Если анализ покажет давление 120 МПа, оно должно быть снижено.

Другой способ – можно установить предел формовочной машины (100 МПа) и затем запустить анализ. В этом случае процесс будет лимитирован по давлению, и стадия заполнения будет контролироваться скоростью заполнения, а не давлением.

Давление должно быть равно нулю на концах каждого потока в конце стадии заполнения. Как правило, максимальное давление должно быть менее 100 МПа, для всей формы с литниковой системой и 70 МПа для оформляющей полости без литников.

Частным случаем, но более интересным, чем результат «Давление» (Pressure) является анализ «Давление в конце заполнения» (Pressure at end of fill). Результат показывает распределение давления в полости в момент, когда завершилась стадия заполнения (конец Fill анализа) – рис. 2.67.

Рис. 2.67. Распределение давления в полости в момент завершения

стадии заполнения

Во время этапа заполнения следует избегать больших изменений в распределении давления между близко расположенными контурами. Давление должно быть равно нулю на концах каждого потока в конце стадии заполнения.

Разброс давления в полости должен быть сведен к минимуму во время стадии упаковки. Необходимо учитывать, что в процессе выдержки под давлением, изменение давления влияет на объемную усадку.

2.30 Рекомендуемая скорость движения шнека (Recommended ram speed: XY Plot)

Результат «Рекомендуемая скорость шнека» отображает оптимальный профиль впрыска, позволяющий проводить заполнение с постоянной скоростью фронта потока расплава.

Данный результат отображается в виде XY графика (рис. 2.68) и используется для поддержания постоянной скорости переднего фронта потока расплава при заполнении. Скорость шнека пропорциональна площади фронта потока расплава и рассчитывается в каждый момент времени: чем больше площадь фронта потока, тем выше скорость движения шнека. Это необходимо для поддержания скорости фронта потока расплава постоянной.

Рис. 2.68. Рекомендуемая скорость шнека

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 148 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]