Injekcinio formavimo gaminių deformacija
Deformacija yra vienas iš dažniausiai pasitaikančių plonasluoksnių plastikinių dalių liejimo įpurškimo defektų, nes tai susiję su tiksliu deformacijos numatymu, o įvairių medžiagų ir formų liejinių dalių deformacijos deformacijos dėsniai labai skiriasi. Kai deformacijos dydis viršija leistiną paklaidą, tai tampa formavimo defektu, kuris savo ruožtu turi įtakos gaminio surinkimui.
Tikslus daugelio vis plonasienių dalių (sienelių storis mažesnis nei 2 mm) deformacijos numatymas yra būtina sąlyga norint veiksmingai kontroliuoti deformacijos defektus. Iškreipimo deformacijos analizė dažniausiai atlieka kokybinę analizę, o priemonės imamasi atsižvelgiant į gaminio projektavimą, formų dizainą ir liejimo įpurškimo proceso sąlygas, kad būtų kuo labiau išvengta didelių deformacijų.
Priežasties analizė
Pelėsiai
Įpurškimo formos vartelių padėtis, forma ir skaičius turės įtakos plastiko užpildymo būklei formos ertmėje, todėl plastikinė dalis deformuosis.
Kuo didesnis srauto atstumas, tuo didesnis vidinis įtempis, kurį sukelia srautas ir padavimas tarp užšalusio sluoksnio ir centrinio srauto sluoksnio; priešingai, kuo trumpesnis tekėjimo atstumas, tuo trumpesnis tekėjimo laikas nuo vartų iki detalės tekėjimo galo, o užpildant pelėsiai užšals. Sluoksnio storis ploninamas, vidinis įtempis sumažėja, deformacija Taip pat labai sumažėja deformacijos. Jei naudojami tik vieni centriniai vartai arba vieni šoniniai vartai, suformuota plastikinė dalis bus iškreipta, nes susitraukimo greitis skersmens kryptimi yra didesnis nei apskritimo kryptimi; jei vietoj to naudojami keli taškiniai vartai, tai gali būti veiksmingai apsaugota nuo deformacijos ir deformacijos.
Liejimui naudojant taškinį liejimą, taip pat dėl plastiko susitraukimo anizotropijos, plastikinių dalių deformacijos laipsniui didelę įtaką turi vartelių padėtis ir skaičius. Kadangi naudojamas 30 procentų stiklo pluoštu sustiprintas PA6, gaunama didelė įpurškimo forma, kurios svoris yra 4,95 kg, todėl aplinkinių sienų srauto kryptimi yra daug sutvirtinančių briaunų, kad kiekvienas vartai būtų visiškai subalansuoti.
Be to, naudojant kelis vartus taip pat galima sutrumpinti plastiko srauto santykį (L/t), kad medžiagos tankis formos ertmėje būtų vienodesnis, o susitraukimas – tolygesnis. Tuo pačiu metu visa plastikinė dalis gali būti užpildyta esant nedideliam įpurškimo slėgiui. Mažesnis įpurškimo slėgis gali sumažinti plastiko molekulinės orientacijos tendenciją ir sumažinti jo vidinį įtempį, taip sumažinant plastikinių dalių deformaciją.
paveikslėlį
Formos temperatūra: pelėsių temperatūra turi didelę įtaką vidiniam produkto veikimui ir matomai kokybei. Formos temperatūra priklauso nuo plastiko kristališkumo buvimo ar nebuvimo, gaminio dydžio ir struktūros, veikimo reikalavimų ir kitų proceso sąlygų (lydymosi temperatūros, įpurškimo greičio ir įpurškimo slėgio, liejimo ciklo ir kt.)
Slėgio kontrolė: slėgis liejimo procese apima plastifikavimo slėgį ir įpurškimo slėgį, ir tiesiogiai veikia plastiko plastifikavimą ir gaminio kokybę.
Eksperimentinių metodų taikymas plastikinių gaminių deformacijai tirti daugiausia atsispindi medžiagų savybių, gaminio geometrijos ir dydžio bei liejimo įpurškimo proceso sąlygų įtakos gaminio deformacijai tyrimuose. Buvo atlikta daugybė eksperimentų, siekiant nustatyti vartų geometrijos, pakavimo parametrų (laikymo slėgio ir laikymo trukmės) bei formos elastingumo įtaką galutiniam gaminio dydžiui.
PET buvo naudojamas kaip polimero pagrindas, ištirtos skirtingų medžiagų ir skirtingo sienelių storio plokščių deformacijos charakteristikos. Eksperimentiškai ištirtas ryšys tarp 33 procentų stiklu armuoto pluošto PA66 įpurškimo formos disko armatūros santykio, linijinio šiluminio plėtimosi koeficiento anizotropijos, gaminio storio ir deformacijos, ir pirmą kartą buvo pasiūlyta deformacijos indekso koncepcija. . Ištirtos deformacijos charakteristikos ir ryšys tarp deformacijos indekso, deformacijos ir pluošto orientacijos būsenos bei ryšys tarp išeigos ir deformacijos indekso.
Eksperimentinis deformacijos deformacijos tyrimo metodas dažnai apsiriboja konkrečia geometrine forma, konkrečiomis medžiagomis ir proceso sąlygomis ir negali visiškai atsižvelgti į daugelio veiksnių įtaką deformacijos deformacijai ir negali numatyti galimo deformacijos gaminio projektavimo etape. Deformacijos dydis. Faktiškai naudojant, empirinės formulės apribojimai taip pat yra akivaizdūs, ne tik veikiami eksperimento sąlygų, bet ir susijusių su daugeliu veiksnių, tokių kaip eksperimentinių duomenų apdorojimo metodas ir empirinės formulės bei empirinės formulės taikymo sąlygos. tinka tik eksperimentinėms sąlygoms. arti gamybos proceso.
paveikslėlį
susitraukti / deformuotis
Kadangi deformacijos deformacija yra susijusi su netolygiu susitraukimu, susitraukimo ir gaminio deformacijos ryšys analizuojamas tiriant skirtingų plastikų susitraukimo elgseną skirtingomis proceso sąlygomis. Remiantis liejimo liejimo srautu, išlaikymo slėgio ir aušinimo modeliavimu, naudojant eksperimentus ir tiesinės regresijos metodus, siūlomas modelis, leidžiantis prognozuoti įpurškiamų gaminių susitraukimą. Remiantis susitraukimo prognoze, gaminių deformacija apskaičiuojama naudojant konstrukcinės analizės modeliavimo programas.
Sunku gauti didelio matmenų tikslumo gaminius su medžiagomis, turinčiomis didelį susitraukimo greitį. Siekiant didelio tikslumo, kiek įmanoma reikia naudoti amorfines dervas ir dervas, kurios nuosekliai susitraukia visomis kryptimis. Daugeliui medžiagų gaminio susitraukimas matuojamas keičiant srautą, išlaikymo slėgį, laikymo laiką, formos temperatūrą, užpildymo laiką, gaminio storį ir kitus parametrus.
Pagal bandymo rezultatus gaminio susitraukimas skirstomas į tris dalis: tūrio susitraukimas, netolygus susitraukimas dėl molekulinės orientacijos ir netolygus susitraukimas dėl nesubalansuoto aušinimo. Susitraukimo prognozavimo metodai, skirti tūriniam susitraukimui, kristalų kiekiui, pelėsių izoliacijai, plastikinei orientacijai ir kt., naudoja srauto ir aušinimo analizės rezultatus, kad būtų galima numatyti susitraukimo deformaciją.
Aušinimo sistemos projektavimas
Įpurškimo proceso metu netolygus plastikinės dalies aušinimo greitis taip pat sukels netolygų plastikinės dalies susitraukimą. Šis susitraukimo skirtumas sukels lenkimo momentą ir plastikinės dalies deformaciją.
Jei temperatūrų skirtumas tarp liejimo formos ertmės ir šerdies, naudojamos liejant plokščias plastikines dalis, yra per didelis, lydalas, esantis šalia šaltos formos ertmės paviršiaus, greitai atvės, o medžiagos sluoksnis arti karštos formos ertmės paviršiaus. ir toliau trauksis, netolygus susitraukimas deformuos plastikinę dalį. Todėl aušinant įpurškimo formą reikia atkreipti dėmesį į ertmės ir šerdies temperatūros balansą, o temperatūros skirtumas tarp jų neturėtų būti per didelis.
Be to, kad temperatūra ant plastikinės dalies vidinio ir išorinio paviršių yra linkusi būti subalansuota, temperatūra abiejose plastikinės dalies pusėse taip pat turėtų būti laikoma vienoda, tai yra, kai forma atšaldoma, stenkitės išlaikykite vienodą ertmės ir šerdies temperatūrą, kad plastikinės dalies aušinimo greitis būtų subalansuotas, kad susitraukimas būtų tolygesnis visur, veiksmingai užkertant kelią deformacijai. Todėl aušinimo vandens angų išdėstymas ant formos yra labai svarbus. Nustačius atstumą nuo vamzdžio sienelės iki ertmės paviršiaus, atstumas tarp aušinimo vandens angų turi būti kuo mažesnis, kad ertmės sienelės temperatūra būtų vienoda.
Tuo pačiu metu, kadangi aušinimo terpės temperatūra didėja didėjant aušinimo vandens kanalo ilgiui, formos ertmė ir šerdis turės temperatūros skirtumą išilgai vandens kanalo. Todėl kiekvienos aušinimo grandinės vandens kanalo ilgis turi būti mažesnis nei 2 m. Didelėse formose turėtų būti įrengtos kelios aušinimo grandinės, o vienos grandinės įėjimas yra šalia kitos grandinės išleidimo angos. Ilgoms plastikinėms dalims reikia naudoti aušinimo kontūrą, kad sumažintumėte aušinimo kontūro ilgį, ty sumažintumėte temperatūros skirtumą formoje, kad būtų užtikrintas vienodas plastikinių dalių aušinimas.
Išmetimo sistemos konstrukcija taip pat tiesiogiai veikia plastikinės dalies deformaciją. Jei išstūmimo sistemos išdėstymas yra nesubalansuotas, tai sukels išstūmimo jėgos disbalansą ir deformuos plastikinę dalį. Todėl projektuojant išmetimo sistemą reikia stengtis išlaikyti pusiausvyrą su pasipriešinimu išmontuojant.
Be to, išmetimo strypo skerspjūvio plotas neturi būti per mažas, kad plastikinė dalis nedeformuotųsi dėl per didelės jėgos ploto vienetui (ypač kai išėmimo temperatūra per aukšta). Išmetimo kaištis turi būti išdėstytas kuo arčiau dalies, turinčios didžiausią pasipriešinimą išmontuojant. Neturint įtakos plastikinių dalių kokybei (įskaitant naudojimo reikalavimus, matmenų tikslumą ir išvaizdą ir kt.), Siekiant sumažinti bendrą plastikinių dalių deformaciją, reikia sumontuoti kuo daugiau išmetimo kaiščių.
paveikslėlį
Kai minkštas plastikas naudojamas didelėms gilioms ertmėms ir plonasienėms plastikinėms dalims gaminti, dėl didelio atsparumo išardymui ir minkštos medžiagos, visiškai pritaikytas vienas mechaninis išstūmimo būdas, plastikinės dalys deformuosis arba net išstums. Arba plastikinė dalis bus išmesta dėl sulankstymo. Geriau naudoti kelių komponentų derinį arba dujų (hidraulinio) slėgio ir mechaninio išmetimo derinį.
Liekamosios šiluminės įtampos įtaka gaminių deformacijai ir deformacijai
Liejimo liejimo procese liekamasis šiluminis įtempis yra svarbus veiksnys, sukeliantis deformaciją ir deformaciją bei turintis didesnę įtaką liejinių gaminių kokybei. Kadangi liekamojo šiluminio įtempio įtaka gaminio deformacijai yra labai sudėtinga, formų dizaineriai gali ją analizuoti ir numatyti naudodamiesi įpurškimo formavimo CAE programine įranga.
Plastiko lydalo formavimo proceso metu dėl netolygios orientacijos ir susitraukimo vidinis įtempis yra netolygus, todėl gaminiui išleidus iš formos, jis deformuosis ir deformuosis veikiamas netolygaus vidinio įtempimo. Todėl daugelis mokslininkų mechanikos požiūriu analizuoja ir apskaičiuoja gaminių vidinį įtempį ir deformaciją. Kai kuriose užsienio literatūrose manoma, kad deformaciją sukelia liekamasis įtempis, atsirandantis dėl netolygaus susitraukimo.
Įpurškimo liejimo aušinimo stadijoje, kai temperatūra yra aukštesnė už stiklėjimo temperatūrą, plastikas yra klampus skystis, lydimas įtampos atsipalaidavimo: kai temperatūra yra žemesnė už stiklėjimo temperatūrą, plastikas tampa kietas. Šis skystos ir kietos fazės perėjimas ir plastikų įtempių atsipalaidavimas aušinimo metu turi didelę įtaką tiksliai prognozuojant gaminių liekamąjį įtempį ir liekamąją deformaciją.
Plastikų fazių perėjimas ir įtempių atsipalaidavimo elgsena iš skysto į kietą aušinimo fazės metu. Nesukietėjusioje srityje plastikas pasižymi klampumu, kuris apibūdinamas klampaus skysčio modeliu; sukietėjusioje srityje plastikas pasižymi klampumu, kuris apibūdinamas standartiniu linijiniu kietojo kieto modeliu, naudojant viskoelastinį fazės perėjimo modelį ir dvimatį baigtinių elementų metodą, kad būtų galima numatyti terminius liekamuosius įtempius ir atitinkamas deformacijos deformacijas.
paveikslėlį
Plastifikavimo stadijos įtaka gaminio deformacijai
Plastifikavimo stadijoje stiklo dalelės paverčiamos klampiu skystu pavidalu, kad susidarytų lydalas, reikalingas formai užpildyti. Šiame procese polimero temperatūros skirtumas ašine ir radialine kryptimi (sraigto atžvilgiu) sukels plastiko įtempimą; be to, įpurškimo slėgis, greitis ir kiti įpurškimo mašinos parametrai labai paveiks molekulinės orientacijos laipsnį užpildymo metu. , sukelia deformaciją.
Naudokite mažą greitį įpurškimo pradžioje, didelį greitį užpildydami formos ertmę ir mažu greičiu, kai užpildymas baigiasi. Reguliuojant ir reguliuojant įpurškimo greitį, galima užkirsti kelią ir pagerinti įvairius nepageidaujamus reiškinius, tokius kaip įdubimai, purškimo žymės, sidabro strypai ar apdegimo žymės.
Daugiapakopė įpurškimo valdymo programa gali pagrįstai nustatyti daugiapakopį įpurškimo slėgį, įpurškimo greitį, laikymo slėgį ir lydymosi metodą pagal bėgelio struktūrą, vartų formą ir įpurškimo formos dalies struktūrą, kuri yra palanki. pagerinti plastifikavimo efektą ir pagerinti gaminio kokybę, sumažinti defektų skaičių ir pailginti pelėsių / mašinos tarnavimo laiką.
Reguliuojant įpurškimo liejimo mašinos alyvos slėgį, sraigto padėtį ir sraigto greitį naudojant kelių lygių programą, ji gali siekti pagerinti formuojamų dalių išvaizdą, patobulinti atitinkamas susitraukimo, deformacijos ir įbrėžimų priemones bei sumažinti kiekvienos liejimo formos kiekvienos liejimo dalies dydžio nelygumai. .
Reguliuojant įpurškimo liejimo mašinos alyvos slėgį, sraigto padėtį ir sraigto greitį naudojant kelių lygių programą, ji gali siekti pagerinti formuojamų dalių išvaizdą, pagerinti atitinkamas susitraukimo, deformacijos ir įbrėžimų priemones bei sumažinti nelygumus. kiekvienos liejimo formos kiekvienos įpurškimo formos dalies dydžio. .
Formos užpildymo ir aušinimo etapų įtaka gaminio deformacijai
Veikiant įpurškimo slėgiui, išlydytas plastikas įpilamas į formos ertmę, atšaldomas ir sukietėja ertmėje, kuri yra pagrindinė liejimo įpurškimo grandis. Šiame procese temperatūra, slėgis ir greitis yra susieti vienas su kitu, o tai turi didelę įtaką plastikinių dalių kokybei ir gamybos efektyvumui.
Didesnis slėgis ir srauto greitis sukuria didelius šlyties greičius, dėl kurių molekulių orientacijos skiriasi lygiagrečiai srauto krypčiai ir statmenai jai, sukuriant „užšalimo efektą“. „Užšalimo efektas“ sukurs užšalimo įtampą ir suformuos vidinį plastikinės dalies įtempį. Temperatūros įtaka deformacijos deformacijai atsispindi šiais aspektais.
A. Temperatūros skirtumas tarp viršutinio ir apatinio plastikinių dalių paviršių sukels šiluminę įtampą ir šiluminę deformaciją;
B. Temperatūros skirtumas tarp skirtingų plastikinės dalies sričių sukels netolygų susitraukimą tarp skirtingų sričių;
C. Įvairios temperatūros būsenos turės įtakos plastikinių dalių susitraukimui.
Išardymo etapo įtaka gaminio deformacijai
Plastikinės dalys dažniausiai yra stikliniai polimerai, kai jie išeina iš ertmės ir atšaldomi iki kambario temperatūros. Nesubalansuota išėmimo jėga, nestabilus išstūmimo mechanizmo judėjimas arba netinkamas išstūmimo plotas gali lengvai deformuoti gaminį. Tuo pačiu metu užpildymo ir aušinimo stadijose plastikinėje dalyje sustingęs įtempis dėl išorinių suvaržymų praradimo išsilaisvins deformacijos pavidalu, todėl deformacija bus deformuota.
Tikras 3D metodas, leidžiantis apskaičiuoti liekamuosius įtempius ir galutinę formą (susitraukimą ir deformaciją). Jie įvertino pakavimo etapo įtaką, padalino gaminį į tris sluoksnius ir išanalizavo liekamąjį įtempį bei deformaciją trimačiu tinkleliu. , siūlomas skaitmeninis modeliavimo modelis, skirtas sukeltam liekanamajam įtempiui ir deformacijai po pakavimo fazės.
Skaičiuojant liekamąjį įtempį, naudojamas termoviskoelastinis modelis (įskaitant tūrio atsipalaidavimą). Jo taikomas baigtinių elementų metodas yra pagrįstas apvalkalo teorija, sudaryta iš plokštuminių elementų, kuri tinka plonasieniams įpurškiamiems sudėtingų formų gaminiams.
paveikslėlį
Injekcinio formavimo gaminių susitraukimo įtakos deformacijos deformacijai sprendimas
Tiesioginė liejinių gaminių deformacijos priežastis yra netolygus plastikinių dalių susitraukimas. Jei formų projektavimo etape neatsižvelgiama į susitraukimo poveikį užpildymo metu, gaminio geometrinė forma labai skirsis nuo projektavimo reikalavimų, o dėl didelės deformacijos gaminys bus išmestas į metalo laužą. Be deformacijos, kurią sukelia užpildymo stadija, temperatūros skirtumas tarp viršutinės ir apatinės formos sienelių taip pat sukels plastikinės dalies viršutinio ir apatinio paviršių susitraukimo skirtumą, dėl kurio deformuosis.
Atliekant deformacijos analizę, pats susitraukimas nėra svarbus, tačiau svarbus yra susitraukimo skirtumas. Liejimo įpurškimo procese plastiko susitraukimo greitis srauto kryptimi yra didesnis nei vertikalia kryptimi dėl polimero molekulių išsidėstymo išilgai srauto krypties išlydyto plastiko liejimo įpurškimo stadijoje, todėl susidaro deformacija. įpurškimo formos dalis. Paprastai vienodas susitraukimas sukelia tik plastikinių dalių tūrio pokyčius, o tik netolygus susitraukimas gali sukelti deformaciją.
Skirtumas tarp kristalinio plastiko susitraukimo greičio srauto kryptimi ir vertikalia kryptimi yra didesnis nei amorfinio plastiko, o jo susitraukimo greitis taip pat yra didesnis nei amorfinio plastiko. Didelio kristalinio plastiko susitraukimo greičio superpozicija ir susitraukimo anizotropija lemia, kad kristaliniai plastikai turi daug didesnę tendenciją deformuotis nei amorfiniai plastikai.
Daugiapakopis liejimo įpurškimo procesas, parinktas remiantis gaminio geometrinės formos analize: kadangi gaminio ertmė yra gili, o sienelė plona, formos ertmė sudaro ilgą ir siaurą srauto kanalą, o lydalas turi tekėti. per šią dalį labai greitai Priešingu atveju jis lengvai atvėsta ir sukietėja, o tai sukels pelėsių ertmės užpildymo pavojų, todėl čia turėtų būti nustatytas didelis įpurškimo greitis.
Tačiau didelio greičio įpurškimas atneš daug kinetinės energijos į lydalą. Kai lydalas teka į dugną, jis sukels didelį inercinį poveikį, dėl kurio bus prarasta energija ir perpildymas. Šiuo metu lydymas turi būti sulėtinas ir pripildymo slėgis turi būti sumažintas. Palaikykite vadinamąjį laikymo slėgį (antrinį slėgį, tolesnį slėgį), kad lydalas papildytų lydalo susitraukimą į formos ertmę, kol užtvarai sukietėja, o tai kelia reikalavimus kelių pakopų įpurškimo greičiui ir įpurškimo slėgiui. liejimo procesas.
Produkto deformacijos ir deformacijos dėl liekamojo šiluminio įtempio sprendimas
Skysčio paviršiaus greitis turi būti pastovus. Norint išvengti lydalo užšalimo injekcijos metu, reikia naudoti greitą įpurškimą. Šūvio greičio nustatymas turėtų leisti greitai užpildyti svarbias vietas (pvz., bėgikus), tuo pačiu sumažinant greitį prie vandens įleidimo angos. Įpurškimo greitis turi užtikrinti, kad formos ertmė būtų užpildyta ir nedelsiant sustotų, kad būtų išvengta perpildymo, blyksnių ir liekamųjų įtempių.
