Deformacija brizganih proizvoda
Deformacija je jedan od uobičajenih nedostataka u brizganju plastičnih dijelova s tankom ljuskom, jer uključuje precizno predviđanje deformacije savijanja, a zakoni deformacije deformacije ubrizgavanjem dijelova od različitih materijala i oblika uvelike variraju. Kada količina iskrivljenosti premašuje dozvoljenu grešku, ona postaje defekt u oblikovanju, što zauzvrat utječe na montažu proizvoda.
Precizno predviđanje deformacije savijanja velikog broja sve tankih delova (debljine zida manje od 2 mm) je preduslov za efikasnu kontrolu defekta savijanja. Analiza deformacije savijanja uglavnom usvaja kvalitativnu analizu, a mjere se poduzimaju od dizajna proizvoda, dizajna kalupa i uslova procesa brizganja kako bi se izbjegle velike deformacije deformacije što je više moguće.
Analiza uzroka
Mould
Položaj, oblik i broj kapija kapije kalupa za injektiranje utječe na stanje punjenja plastike u šupljini kalupa, što rezultira deformacijom plastičnog dijela.
Što je duža udaljenost protoka, veći je unutrašnji napon uzrokovan strujanjem i hranjenjem između smrznutog sloja i središnjeg sloja protoka; naprotiv, što je kraća udaljenost protoka, to je kraće vrijeme protoka od vrata do kraja protoka dijela, a kalup će se smrznuti prilikom punjenja. deformacija je takođe značajno smanjena. Ako se koristi samo jedna središnja ili jedna bočna kapija, oblikovani plastični dio će biti izobličen jer je stopa skupljanja u smjeru promjera veća od one u obodnom smjeru; ako se umjesto toga koriste kapije sa više tačaka, može se efikasno spriječiti savijanje i deformacija.
Kada se za livenje koristi točkasto livenje, takođe zbog anizotropije plastičnog skupljanja, položaj i broj kapija imaju veliki uticaj na stepen deformacije plastičnih delova. Budući da se koristi PA6 ojačan 30 posto staklenim vlaknima, dobijeni je veliki brizgani dio težine 4,95 kg, tako da postoji mnogo rebara za ojačanje duž smjera strujanja okolnih zidova, tako da svaka kapija može biti u potpunosti izbalansirana.
Osim toga, upotreba višestrukih kapija također može skratiti omjer plastičnog protoka (L/t), tako da je gustina materijala u šupljini kalupa ujednačenija, a skupljanje ravnomjernije. U isto vrijeme, cijeli plastični dio može se napuniti pod malim pritiskom ubrizgavanja. Niži pritisak ubrizgavanja može smanjiti tendenciju molekularne orijentacije plastike i smanjiti njeno unutrašnje naprezanje, čime se smanjuje deformacija plastičnih dijelova.
slika
Temperatura kalupa: Temperatura kalupa ima veliki uticaj na unutrašnje performanse i prividni kvalitet proizvoda. Temperatura kalupa ovisi o prisutnosti ili odsustvu plastične kristalnosti, veličini i strukturi proizvoda, zahtjevima performansi i drugim procesnim uvjetima (temperatura taline, brzina injektiranja i tlak ubrizgavanja, ciklus oblikovanja itd.)
Kontrola pritiska: Pritisak u procesu brizganja uključuje pritisak plastifikacije i pritisak injektiranja, i direktno utiče na plastifikaciju plastike i kvalitet proizvoda
Korištenje eksperimentalnih metoda za proučavanje savijanja plastičnih proizvoda uglavnom se ogleda u proučavanju utjecaja svojstava materijala, geometrije i veličine proizvoda, te uvjeta procesa brizganja na savijanje proizvoda. Osmišljen je veliki broj eksperimenata kako bi se dobio utjecaj geometrije vrata, parametara pakiranja (pritisak i vrijeme držanja) i elastičnosti kalupa na konačnu veličinu proizvoda.
PET je korišten kao polimerna baza, a proučavane su karakteristike savijanja različitih materijala i ploča različite debljine zida. Eksperimentalno je proučavan odnos između omjera ojačanja 33 posto staklenim vlaknima PA66 brizganog diska, anizotropije koeficijenta linearnog toplinskog širenja, debljine proizvoda i savijanja, te je po prvi put predložen koncept indeksa savijanja. . Proučavane su karakteristike savijanja i odnos između indeksa savijanja, savitljivosti i stanja orijentacije vlakana, te odnos između popuštanja i indeksa savijanja.
Eksperimentalna metoda za proučavanje deformacije savijanja često je ograničena na specifičan geometrijski oblik, specifične materijale i uslove procesa i ne može u potpunosti razmotriti utjecaj mnogih faktora na deformaciju savijanja i ne može predvidjeti moguće savijanje u fazi dizajna proizvoda. Veličina deformacije. U stvarnoj upotrebi, ograničenja empirijske formule su također očigledna, ne samo pod utjecajem eksperimentalnih uvjeta, već su povezana i s mnogim faktorima kao što su metoda obrade eksperimentalnih podataka i uvjeti primjene empirijske formule, te empirijske formule. pogodan samo za eksperimentalne uslove. blizu proizvodnog procesa.
slika
skupiti/iskriviti
Budući da je deformacija savijanja povezana s neravnomjernim skupljanjem, odnos između skupljanja i savijanja proizvoda se analizira proučavanjem ponašanja skupljanja različitih plastika u različitim procesnim uvjetima. Na osnovu simulacije strujanja brizganjem, pritiska držanja i hlađenja, kroz eksperimente i metode linearne regresije, predlaže se model za predviđanje skupljanja brizganih proizvoda. Na temelju predviđanja skupljanja, deformacija proizvoda se izračunava kroz programe za simulaciju konstrukcijske analize.
Teško je dobiti proizvode sa visokom dimenzionalnom preciznošću sa materijalima sa velikom stopom skupljanja. Kako bi se težilo visokoj preciznosti, amorfne smole i smole s dosljednim skupljanjem u svim smjerovima treba koristiti što je više moguće. Za mnoge materijale, skupljanje proizvoda se mjeri pod uvjetima promjene brzine protoka, pritiska držanja, vremena držanja, temperature kalupa, vremena punjenja, debljine proizvoda i drugih parametara.
Prema rezultatima ispitivanja, skupljanje proizvoda je podijeljeno na tri dijela: zapreminsko skupljanje, neravnomjerno skupljanje uzrokovano molekularnom orijentacijom i neravnomjerno skupljanje uzrokovano neuravnoteženim hlađenjem. Metode predviđanja skupljanja za volumetrijsko skupljanje, sadržaj kristala, zatvaranje kalupa, plastičnu orijentaciju, itd., koriste rezultate analize protoka i hlađenja za predviđanje deformacije skupljanja.
Dizajn rashladnog sistema
Tokom procesa ubrizgavanja, neravnomjerna brzina hlađenja plastičnog dijela također će uzrokovati neravnomjerno skupljanje plastičnog dijela. Ova razlika u skupljanju će dovesti do stvaranja momenta savijanja i savijanja plastičnog dijela.
Ako je temperaturna razlika između šupljine kalupa i jezgre koji se koristi za brizganje ravnih plastičnih dijelova prevelika, talina blizu površine šupljine hladnog kalupa brzo će se ohladiti, dok će se sloj materijala blizu površine šupljine vrućeg kalupa. nastaviće da se skuplja, neravnomerno skupljanje će iskriviti plastični deo. Stoga pri hlađenju kalupa za injektiranje treba obratiti pažnju na temperaturni balans šupljine i jezgre, a temperaturna razlika između njih ne bi trebala biti prevelika.
Osim što se smatra da temperatura na unutrašnjoj i vanjskoj površini plastičnog dijela teži balansiranju, temperaturu na svakoj strani plastičnog dijela također treba smatrati konzistentnom, odnosno kada se kalup ohladi, pokušati održavajte ujednačenu temperaturu šupljine i jezgra, tako da je brzina hlađenja plastičnog dijela uravnotežena, tako da je skupljanje svuda ujednačenije, efikasno sprječavajući deformaciju. Stoga je raspored otvora za rashladnu vodu na kalupu veoma važan. Nakon što se odredi udaljenost od zida cijevi do površine šupljine, razmak između otvora za rashladnu vodu treba biti što manji kako bi se osigurala ujednačena temperatura zida šupljine.
Istovremeno, budući da se temperatura rashladnog medija povećava sa povećanjem dužine kanala za rashladnu vodu, šupljina i jezgro kalupa će imati temperaturnu razliku duž kanala za vodu. Stoga, dužina vodenog kanala svakog rashladnog kruga mora biti manja od 2 m. Nekoliko rashladnih krugova treba postaviti u velike kalupe, a ulaz jednog kruga se nalazi blizu izlaza drugog kruga. Za dugačke plastične dijelove treba koristiti rashladni krug kako bi se smanjila dužina rashladnog kruga, odnosno smanjila temperaturna razlika kalupa, kako bi se osiguralo ravnomjerno hlađenje plastičnih dijelova.
Dizajn sistema za izbacivanje takođe direktno utiče na deformaciju plastičnog dela. Ako je raspored sistema za izbacivanje neuravnotežen, to će uzrokovati neravnotežu u sili izbacivanja i deformirati plastični dio. Stoga, prilikom projektovanja sistema za izbacivanje, treba težiti ravnoteži sa otporom vađenja iz kalupa.
Osim toga, površina poprečnog presjeka ejektorske šipke ne smije biti premala kako bi se spriječilo deformiranje plastičnog dijela zbog prevelike sile po jedinici površine (posebno kada je temperatura vađenja previsoka). Zatik za izbacivanje treba postaviti što je moguće bliže dijelu s najvećim otporom vađenja iz kalupa. Pod pretpostavkom da se ne utiče na kvalitet plastičnih dijelova (uključujući zahtjeve za korištenje, tačnost dimenzija i izgled, itd.), potrebno je ugraditi što je moguće više igle za izbacivanje kako bi se smanjila ukupna deformacija plastičnih dijelova.
slika
Kada se meka plastika koristi za proizvodnju velikih plastičnih dijelova s dubokim šupljinama i tankim stijenkama, zbog velike otpornosti na vađenje kalupa i mekog materijala, ako se potpuno usvoji jedna metoda mehaničkog izbacivanja, plastični dijelovi će se deformirati ili čak progurati. Ili će plastični dio biti odbačen zbog preklapanja. Biće bolje koristiti višekomponentnu kombinaciju ili kombinaciju plinskog (hidrauličkog) pritiska i mehaničkog izbacivanja.
Utjecaj preostalog toplinskog naprezanja na savijanje i deformaciju proizvoda
U procesu brizganja, zaostalo toplotno naprezanje je važan faktor koji uzrokuje savijanje i deformaciju, te ima veći utjecaj na kvalitetu brizganih proizvoda. Budući da je utjecaj preostalog toplinskog naprezanja na savijanje proizvoda vrlo složen, dizajneri kalupa ga mogu analizirati i predvidjeti uz pomoć CAE softvera za brizganje.
U procesu oblikovanja plastične taline, zbog neravnomjerne orijentacije i skupljanja, unutrašnji napon je neravnomjeran, pa će se nakon oslobađanja proizvoda iz kalupa iskriviti i deformirati pod djelovanjem neravnomjernog unutrašnjeg naprezanja. Stoga mnogi naučnici analiziraju i izračunavaju unutrašnje naprezanje i savijanje proizvoda iz perspektive mehanike. U nekim stranim literaturama smatra se da je savijanje uzrokovano zaostalim naprezanjem uzrokovanim neravnomjernim skupljanjem.
U fazi hlađenja brizganja, kada je temperatura viša od temperature staklastog prijelaza, plastika je viskoelastična tekućina, praćena relaksacijom naprezanja: kada je temperatura niža od temperature staklastog prijelaza, plastika postaje čvrsta. Ovaj fazni prelaz tečno-čvrsto i relaksacija napona plastike tokom hlađenja ima veliki uticaj na precizno predviđanje zaostalih napona i zaostalih deformacija proizvoda.
Ponašanje faznog prijelaza i relaksacije napona plastike iz tekućeg u kruto tokom faze hlađenja. Za neočvrsnuto područje, plastika pokazuje viskozno ponašanje, što je opisano modelom viskoznog fluida; za očvršćeno područje, plastika pokazuje viskoelastično ponašanje, koje je opisano standardnim linearnim čvrstim modelom, koristeći model viskoelastičnog faznog prijelaza i dvodimenzionalnu metodu konačnih elemenata za predviđanje toplinskih zaostalih naprezanja i odgovarajućih deformacija savijanja.
slika
Utjecaj faze plastifikacije na deformaciju savijanja proizvoda
U fazi plastificiranja, staklene čestice se pretvaraju u viskozno fluidno stanje kako bi se osigurala talina potrebna za punjenje kalupa. U ovom procesu, temperaturna razlika polimera u aksijalnom i radijalnom smjeru (u odnosu na vijak) će uzrokovati naprezanje u plastici; pored toga, pritisak ubrizgavanja, brzina i drugi parametri mašine za ubrizgavanje će u velikoj meri uticati na stepen molekularne orijentacije tokom punjenja. , uzrokujući deformaciju savijanja.
Koristite malu brzinu na početku ubrizgavanja, veliku brzinu pri punjenju šupljine kalupa i malu brzinu ubrizgavanja kada je punjenje pri kraju. Kontrolom i podešavanjem brzine ubrizgavanja mogu se spriječiti i poboljšati razne nepoželjne pojave kao što su neravnine, tragovi prskanja, srebrne poluge ili tragovi izgorjelosti.
Višestepeni program kontrole ubrizgavanja može razumno postaviti višestepeni pritisak ubrizgavanja, brzinu injektiranja, pritisak držanja i metodu topljenja prema strukturi vodilice, obliku vrata i strukturi brizganog dijela, što je pogodno za poboljšanje efekta plastificiranja i poboljšanje kvalitete proizvoda, smanjenje stope kvarova i produženje vijeka trajanja kalupa/mašine.
Kontrolom pritiska ulja, položaja zavrtnja i brzine zavrtnja mašine za brizganje kroz program na više nivoa, može da teži poboljšanju izgleda oblikovanih delova, poboljšanju odgovarajućih mera za skupljanje, savijanje i neravnine i smanji nejednakost veličine svakog brizganog dijela svakog kalupa. .
Kontrolom pritiska ulja, položaja zavrtnja i brzine zavrtnja mašine za brizganje kroz program na više nivoa, može nastojati da poboljša izgled oblikovanih delova, poboljša odgovarajuće mere za skupljanje, savijanje i neravnine i smanji neravnine veličine svakog brizganog dijela svakog kalupa. .
Utjecaj faza punjenja kalupa i hlađenja na savijanje proizvoda
Pod dejstvom pritiska injektiranja, rastopljena plastika se puni u kalupnu šupljinu, hladi i učvršćuje u šupljini, što je ključna karika brizganja. U ovom procesu, temperatura, pritisak i brzina su međusobno povezani, što ima veliki uticaj na kvalitet i efikasnost proizvodnje plastičnih delova.
Veći pritisci i brzine protoka stvaraju visoke brzine smicanja, koje uzrokuju razlike u orijentaciji molekula paralelno i okomito na smjer protoka, stvarajući "efekat smrzavanja". "Efekat smrzavanja" će stvoriti napon smrzavanja i formirati unutrašnje naprezanje plastičnog dijela. Utjecaj temperature na deformaciju savijanja ogleda se u sljedećim aspektima.
A. Temperaturna razlika između gornje i donje površine plastičnih dijelova će uzrokovati toplinsko naprezanje i termičku deformaciju;
B. Temperaturna razlika između različitih područja plastičnog dijela će uzrokovati neravnomjerno skupljanje između različitih područja;
C. Različita temperaturna stanja će uticati na skupljanje plastičnih delova.
Utjecaj faze vađenja iz kalupa na deformaciju savijanja proizvoda
Plastični dijelovi su uglavnom staklasti polimeri tokom procesa napuštanja šupljine i hlađenja na sobnu temperaturu. Neuravnotežena sila vađenja iz kalupa, nestabilno kretanje mehanizma za izbacivanje ili nepravilno područje izbacivanja vađenja mogu lako deformirati proizvod. Istovremeno, naprezanje zamrznuto u plastičnom dijelu tijekom faza punjenja i hlađenja će se osloboditi u obliku deformacije zbog gubitka vanjskih ograničenja, što rezultira deformacijom savijanja.
Pravi 3D pristup za izračunavanje zaostalih naprezanja i konačnog oblika (skupljanje i savijanje). Razmatrali su utjecaj faze pakiranja, podijelili proizvod u tri sloja i analizirali zaostalo naprezanje i deformaciju trodimenzionalnom mrežom. , predložen je numerički simulacijski model za inducirano zaostalo naprezanje i deformaciju nakon faze pakiranja.
Pri proračunu zaostalog naprezanja koristi se termoviskoelastičan model (uključujući volumnu relaksaciju). Metoda konačnih elemenata koju usvaja temelji se na teoriji ljuske sastavljenoj od ravnih elemenata, što je pogodno za tankosjedne brizgane proizvode složenih oblika.
slika
Rješenje utjecaja skupljanja brizganih proizvoda na deformaciju savijanja
Direktan uzrok savijanja brizganih proizvoda je neravnomjerno skupljanje plastičnih dijelova. Ako se uticaj skupljanja tokom procesa punjenja ne uzme u obzir u fazi projektovanja kalupa, geometrijski oblik proizvoda će se uveliko razlikovati od zahteva dizajna, a teška deformacija će dovesti do raspadanja proizvoda. Osim deformacije uzrokovane fazom punjenja, temperaturna razlika između gornjeg i donjeg zida kalupa također će uzrokovati razliku u skupljanju između gornje i donje površine plastičnog dijela, što rezultira deformacijom savijanja.
Za analizu savijanja, samo skupljanje nije važno, ali je važna razlika u skupljanju. U procesu brizganja, brzina skupljanja plastike u smjeru protoka je veća od one u okomitom smjeru zbog rasporeda molekula polimera duž smjera strujanja tokom faze injekcijskog prešanja rastaljene plastike, što rezultira deformacijom savijanja. brizganog dijela. Općenito, ravnomjerno skupljanje uzrokuje samo promjene u volumenu plastičnih dijelova, a samo neravnomjerno skupljanje može uzrokovati deformaciju savijanja.
Razlika između brzine skupljanja kristalne plastike u smjeru strujanja i vertikalnom smjeru veća je nego kod amorfne plastike, a brzina skupljanja je također veća od one kod amorfne plastike. Superpozicija velike brzine skupljanja kristalne plastike i anizotropije skupljanja dovodi do toga da kristalna plastika ima mnogo veću tendenciju savijanja od amorfne plastike.
Višestepeni proces brizganja odabran na osnovu analize geometrijskog oblika proizvoda: budući da je šupljina proizvoda duboka, a zid tanak, šupljina kalupa formira dug i uski kanal za protok, a talina mora teći kroz ovaj dio vrlo brzo U suprotnom se lako hladi i stvrdnjava, što će dovesti do opasnosti od punjenja šupljine kalupa, pa ovdje treba podesiti brzo ubrizgavanje.
Međutim, ubrizgavanje velike brzine će donijeti mnogo kinetičke energije topljenju. Kada talina teče na dno, to će proizvesti veliki inercijski udar, što će rezultirati gubitkom energije i prelivanjem. U ovom trenutku taljenje se mora usporiti i pritisak punjenja mora biti smanjen. Održavajte takozvani pritisak zadržavanja (sekundarni pritisak, naknadni pritisak) kako bi talina dopunila skupljanje taline u šupljini kalupa prije nego što se kapija očvrsne, što postavlja zahtjeve za višestepenu brzinu injektiranja i pritisak na injekciju proces oblikovanja.
Rješenje savijanja i deformacije proizvoda zbog preostalog toplinskog naprezanja
Brzina površine fluida treba da bude konstantna. Treba koristiti brzo ubrizgavanje kako bi se spriječilo smrzavanje taline tokom procesa ubrizgavanja. Postavka brzine udarca bi trebala omogućiti brzo punjenje u kritičnim područjima (kao što su trkači) uz usporavanje na ulazu za vodu. Brzina ubrizgavanja treba da osigura da se šupljina kalupa napuni i da se odmah zaustavi kako bi se spriječilo prepunjavanje, bljesak i zaostalo naprezanje.
