Деформиране на шприцовани продукти
Деформацията е един от често срещаните дефекти при шприцоване на пластмасови части с тънка обвивка, тъй като включва точно предсказване на деформацията на деформация, а законите за деформация на деформация на шприцовани части от различни материали и форми варират значително. Когато размерът на деформацията надвишава допустимата грешка, това се превръща в дефект на формоване, което от своя страна засяга сглобяването на продукта.
Точното предвиждане на деформацията на деформация на голям брой все по-тънкостенни части (дебелина на стената под 2 mm) е предпоставка за ефективен контрол на дефектите на деформация. Анализът на деформацията на изкривяване използва най-вече качествен анализ и се вземат мерки от дизайна на продукта, дизайна на матрицата и условията на процеса на леене под налягане, за да се избегне възможно най-голяма деформация на изкривяването.
Анализ на причините
Мухъл
Позицията, формата и броят на вратите на вратата на шприцформата ще повлияят на състоянието на пълнене на пластмасата в кухината на формата, което ще доведе до деформация на пластмасовата част.
Колкото по-дълго е разстоянието на потока, толкова по-голямо е вътрешното напрежение, причинено от потока и захранването между замръзналия слой и централния слой на потока; напротив, колкото по-кратко е разстоянието на потока, толкова по-кратко е времето на потока от вратата до края на потока на частта и формата ще замръзне при пълнене Дебелината на слоя е изтънена, вътрешното напрежение е намалено и изкривяването деформацията също е значително намалена. Ако се използва само един централен затвор или един страничен затвор, формованата пластмасова част ще бъде изкривена, тъй като степента на свиване в посоката на диаметъра е по-голяма от тази в периферната посока; ако вместо това се използват многоточкови порти, това може ефективно да предотврати изкривяването и деформацията.
Когато се използва точково леене за формоване, също поради анизотропията на пластичното свиване, позицията и броят на портите оказва голямо влияние върху степента на деформация на пластмасовите части. Тъй като се използва 30 процента подсилен със стъклени влакна PA6, получената е голяма шприцована част с тегло 4,95 кг, така че има много подсилващи ребра по посоката на потока на околните стени, така че всяка порта да може да бъде напълно балансирана.
В допълнение, използването на множество порти може също да съкрати съотношението на пластичния поток (L/t), така че плътността на материала в кухината на формата да е по-равномерна и свиването е по-равномерно. В същото време цялата пластмасова част може да се напълни под ниско налягане на впръскване. По-ниското налягане на впръскване може да намали тенденцията на молекулярната ориентация на пластмасите и да намали вътрешното напрежение, като по този начин намали деформацията на пластмасовите части.
снимка
Температура на матрицата: Температурата на матрицата има голямо влияние върху вътрешната производителност и видимото качество на продукта. Температурата на формата зависи от наличието или отсъствието на пластична кристалност, размера и структурата на продукта, изискванията за производителност и други условия на процеса (температура на стопилка, скорост на впръскване и налягане на впръскване, цикъл на формоване и др.)
Контрол на налягането: Налягането в процеса на леене под налягане включва налягане на пластифициране и налягане на инжектиране и пряко влияе върху пластифицирането на пластмасите и качеството на продукта
Използването на експериментални методи за изследване на деформацията на пластмасови продукти се отразява главно в изследването на ефектите от свойствата на материала, геометрията и размера на продукта и условията на процеса на леене под налягане върху деформацията на продукта. Бяха проектирани голям брой експерименти, за да се получи влиянието на геометрията на затвора, параметрите на опаковката (налягане на задържане и време на задържане) и еластичността на формата върху крайния размер на продукта.
PET беше използван като полимерна основа и бяха изследвани характеристиките на деформация на различни материали и панели с различна дебелина на стената. Връзката между съотношението на армировка на 33 процента стъклени влакна PA66 инжекционно формован диск, анизотропията на коефициента на линейно термично разширение, дебелината на продукта и деформацията беше експериментално изследвана и концепцията за индекс на деформация беше предложена за първи път . Изследвани са характеристиките на деформацията и връзката между индекса на деформация, деформацията и състоянието на ориентация на влакната и връзката между добива и индекса на деформация.
Експерименталният метод за изследване на деформацията на изкривяване често е ограничен до конкретна геометрична форма, специфичен материал и условия на процеса и не може напълно да отчете влиянието на много фактори върху деформацията на изкривяване и не може да предвиди възможно изкривяване по време на етапа на проектиране на продукта. Размерът на деформацията. При реална употреба ограниченията на емпиричната формула също са очевидни, не само повлияни от експерименталните условия, но и свързани с много фактори като метода на обработка на експерименталните данни и условията на прилагане на емпиричната формула и емпиричната формула е подходящ само за експериментални условия. близо до производствения процес.
снимка
свиване/изкривяване
Тъй като деформацията на изкривяване е свързана с неравномерно свиване, връзката между свиването и изкривяването на продукта се анализира чрез изследване на поведението на свиване на различни пластмаси при различни условия на процеса. Въз основа на симулация на потока при леене под налягане, налягане на задържане и охлаждане, чрез експерименти и методи на линейна регресия, е предложен модел за прогнозиране на свиването на продуктите, формовани под налягане. Въз основа на прогнозиране на свиването, деформацията на продуктите се изчислява чрез симулационни програми за структурен анализ.
Трудно е да се получат продукти с висока точност на размерите с материали с висока степен на свиване. За да се стремим към висока прецизност, трябва да се използват колкото е възможно повече аморфни смоли и смоли с постоянно свиване във всички посоки. За много материали свиването на продукта се измерва при условията на промяна на скоростта на потока, налягането на задържане, времето на задържане, температурата на формата, времето за пълнене, дебелината на продукта и други параметри.
Според резултатите от теста, свиването на продукта е разделено на три части: обемно свиване, неравномерно свиване, причинено от молекулярната ориентация, и неравномерно свиване, причинено от небалансирано охлаждане. Методите за прогнозиране на свиване за обемно свиване, кристално съдържание, задържане на плесен, пластмасова ориентация и т.н., използват резултатите от анализа на потока и охлаждането, за да предскажат напрежението на свиване.
Дизайн на охладителната система
По време на процеса на инжектиране неравномерната скорост на охлаждане на пластмасовата част също ще причини неравномерно свиване на пластмасовата част. Тази разлика в свиването ще доведе до генериране на огъващ момент и деформация на пластмасовата част.
Ако температурната разлика между кухината на матрицата и сърцевината, използвани при шприцване на плоски пластмасови части, е твърде голяма, стопилката близо до повърхността на студената кухина на матрицата ще се охлади бързо, докато слоят материал близо до повърхността на горещата кухина на матрицата ще продължи да се свива, неравномерното свиване ще изкриви пластмасовата част. Следователно, охлаждането на шприцформата трябва да обърне внимание на температурния баланс на кухината и сърцевината и температурната разлика между двете не трябва да бъде твърде голяма.
Освен че се има предвид, че температурата на вътрешната и външната повърхност на пластмасовата част има тенденция да бъде балансирана, температурата от всяка страна на пластмасовата част също трябва да се счита за постоянна, тоест, когато формата е охладена, опитайте се да поддържайте температурата на кухината и сърцевината еднаква навсякъде, така че скоростта на охлаждане на пластмасовата част да е балансирана, така че свиването да е по-равномерно навсякъде, ефективно предотвратявайки деформация. Следователно разположението на отворите за охлаждаща вода върху формата е много важно. След като се определи разстоянието от стената на тръбата до повърхността на кухината, разстоянието между отворите за охлаждаща вода трябва да бъде възможно най-малко, за да се гарантира, че температурата на стената на кухината е еднаква.
В същото време, тъй като температурата на охлаждащата среда се повишава с увеличаването на дължината на канала за охлаждаща вода, кухината и сърцевината на матрицата ще имат температурна разлика по водния канал. Следователно дължината на водния канал на всяка охлаждаща верига трябва да бъде по-малка от 2 m. Няколко охладителни кръга трябва да бъдат поставени в големи форми, а входът на единия кръг е разположен близо до изхода на другия кръг. За дълги пластмасови части трябва да се използва охлаждаща верига, за да се намали дължината на охлаждащата верига, тоест да се намали температурната разлика на матрицата, така че да се осигури равномерно охлаждане на пластмасовите части.
Дизайнът на системата за изхвърляне също влияе пряко върху деформацията на пластмасовата част. Ако разположението на системата за изхвърляне е небалансирано, това ще доведе до дисбаланс в силата на изхвърляне и ще деформира пластмасовата част. Следователно, когато проектирате системата за изхвърляне, тя трябва да се стреми да балансира с устойчивостта на изваждане от формата.
В допълнение, площта на напречното сечение на ежекторния прът не трябва да бъде твърде малка, за да се предотврати деформирането на пластмасовата част поради прекомерна сила на единица площ (особено когато температурата на изваждане от формата е твърде висока). Изхвърлящият щифт трябва да бъде разположен възможно най-близо до частта с най-голямо съпротивление на изваждане от формата. Под предпоставката да не се влияе върху качеството на пластмасовите части (включително изисквания за употреба, точност на размерите и външен вид и т.н.), трябва да се монтират възможно най-много ежекторни щифтове, за да се намали общата деформация на пластмасовите части.
снимка
Когато се използва мека пластмаса за производство на големи дълбоки кухини и тънкостенни пластмасови части, поради високата устойчивост на изваждане от формата и мекия материал, ако се възприеме напълно един механичен метод на изхвърляне, пластмасовите части ще бъдат деформирани или дори избутани. Или пластмасовата част ще бъде бракувана поради сгъване. Ще бъде по-добре да използвате многокомпонентна комбинация или комбинация от газово (хидравлично) налягане и механично изхвърляне.
Влияние на остатъчното термично напрежение върху изкривяването и деформацията на продуктите
В процеса на леене под налягане остатъчното топлинно напрежение е важен фактор, който причинява изкривяване и деформация и има по-голямо влияние върху качеството на шприцованите продукти. Тъй като влиянието на остатъчното термично напрежение върху деформацията на продукта е много сложно, дизайнерите на матрици могат да го анализират и предвидят с помощта на CAE софтуер за леене под налягане.
По време на процеса на формоване на пластмасовата стопилка, поради неравномерната ориентация и свиване, вътрешното напрежение е неравномерно, така че след като продуктът бъде освободен от формата, той ще се изкриви и деформира под действието на неравномерно вътрешно напрежение. Поради това много учени анализират и изчисляват вътрешното напрежение и деформацията на продуктите от гледна точка на механиката. В някои чуждестранни литератури се счита, че деформацията се причинява от остатъчно напрежение, генерирано от неравномерно свиване.
В етапа на охлаждане на леене под налягане, когато температурата е по-висока от температурата на встъкляване, пластмасата е вискоеластична течност, придружена от релаксация на напрежението: когато температурата е по-ниска от температурата на встъкляване, пластмасата става твърда. Този фазов преход течност-твърдо вещество и релаксация на напрежението на пластмасите по време на охлаждане оказва голямо влияние върху точното прогнозиране на остатъчното напрежение и остатъчната деформация на продуктите.
Фазовият преход и поведението на релаксация на напрежението на пластмасите от течност към твърдо вещество по време на фазата на охлаждане. За невтвърдената зона пластмасата проявява вискозно поведение, което се описва от модел на вискозна течност; за втвърдената зона пластмасата проявява вискоеластично поведение, което се описва от стандартен линеен модел на твърдо тяло, като се използва модел на вискозно-еластичен фазов преход и двуизмерен метод на крайните елементи за прогнозиране на топлинни остатъчни напрежения и съответните деформации на деформация.
снимка
Влияние на етапа на пластифициране върху деформацията на изкривяването на продукта
В етапа на пластифициране стъклените частици се трансформират във вискозно течно състояние, за да осигурят стопилката, необходима за запълване на формата. В този процес температурната разлика на полимера в аксиална посока и радиална посока (по отношение на винта) ще причини напрежение в пластмасата; в допълнение, налягането на инжектиране, скоростта и други параметри на инжекционната машина ще повлияят значително на степента на молекулярна ориентация по време на пълнене. , причинявайки деформация на изкривяване.
Използвайте ниска скорост в началото на инжектирането, висока скорост при запълване на кухината на матрицата и ниска скорост на инжектиране, когато пълненето е към края. Чрез контрола и регулирането на скоростта на впръскване могат да бъдат предотвратени и подобрени различни нежелани явления като неравности, следи от пръскане, сребърни пръчки или изгорели следи.
Програмата за контрол на многостепенното инжектиране може разумно да настрои многостепенното налягане на инжектиране, скоростта на инжектиране, налягането на задържане и метода на топене според структурата на бегача, формата на портата и структурата на шприцованата част, което е благоприятно за подобряване на ефекта на пластифициране и подобряване на качеството на продукта, намаляване на процента на дефекти и удължаване на живота на формата/машината.
Чрез контролиране на налягането на маслото, позицията на винта и скоростта на винта на машината за леене под налягане чрез многостепенна програма, тя може да се стреми да подобри външния вид на формованите части, да подобри съответните мерки за свиване, изкривяване и изпъкналост и да намали неравномерност на размера на всяка шприцована част от всяка форма. .
Чрез контролиране на налягането на маслото, позицията на винта и скоростта на винта на машината за леене под налягане чрез многостепенна програма, тя може да се стреми да подобри външния вид на формованите части, да подобри съответните мерки за свиване, изкривяване и изпъкналост и да намали неравностите от размера на всяка шприцована част от всяка форма. .
Влияние на етапите на пълнене и охлаждане на формата върху деформацията на продукта
Под действието на налягането при впръскване разтопената пластмаса се пълни в кухината на матрицата, охлажда се и се втвърдява в кухината, което е ключовата връзка на леенето под налягане. В този процес температурата, налягането и скоростта се свързват помежду си, което оказва голямо влияние върху качеството и производствената ефективност на пластмасовите части.
По-високите налягания и скорости на потока генерират високи скорости на срязване, които причиняват разлики в ориентацията на молекулите, успоредни и перпендикулярни на посоката на потока, създавайки "ефект на замръзване". „Ефектът на замръзване“ ще генерира напрежение на замръзване и ще формира вътрешното напрежение на пластмасовата част. Влиянието на температурата върху деформацията на изкривяване се отразява в следните аспекти.
A. Температурната разлика между горната и долната повърхност на пластмасовите части ще причини термично напрежение и термична деформация;
B. Температурната разлика между различните области на пластмасовата част ще причини неравномерно свиване между различните зони;
C. Различните температурни състояния ще повлияят на свиването на пластмасовите части.
Влияние на етапа на деформиране върху деформацията на изкривяване на продукта
Пластмасовите части са предимно стъкловидни полимери по време на процеса на напускане на кухината и охлаждане до стайна температура. Небалансираната сила на изваждане, нестабилното движение на механизма за изхвърляне или неправилната зона на изхвърляне на изваждането могат лесно да деформират продукта. В същото време напрежението, замразено в пластмасовата част по време на етапите на пълнене и охлаждане, ще бъде освободено под формата на деформация поради загубата на външни ограничения, което води до деформация на изкривяване.
Истински 3D подход за изчисляване на остатъчните напрежения и крайната форма (свиване и деформация). Те разгледаха влиянието на етапа на опаковане, разделиха продукта на три слоя и анализираха остатъчното напрежение и деформация чрез триизмерна мрежа. , предлага се числен симулационен модел за индуцираното остатъчно напрежение и деформация след фазата на опаковане.
При изчисляване на остатъчното напрежение се използва термовискоеластичен модел (включително обемна релаксация). Методът на крайните елементи, който приема, се основава на теорията на черупката, съставена от равнинни елементи, която е подходяща за тънкостенни шприцовани продукти със сложни форми.
снимка
Решението за ефекта от свиването на шприцовани продукти върху деформацията на изкривяване
Пряката причина за деформацията на шприцованите продукти е неравномерното свиване на пластмасовите части. Ако влиянието на свиването по време на процеса на пълнене не се вземе предвид в етапа на проектиране на матрицата, геометричната форма на продукта ще се различава значително от проектните изисквания и силната деформация ще доведе до бракуване на продукта. В допълнение към деформацията, причинена от етапа на пълнене, температурната разлика между горната и долната стена на формата също ще причини разликата в свиването между горната и долната повърхност на пластмасовата част, което води до деформация на изкривяване.
За анализа на деформацията самото свиване не е важно, но разликата в свиването е важна. В процеса на леене под налягане скоростта на свиване на пластмасата в посока на потока е по-голяма от тази във вертикална посока поради подреждането на полимерните молекули по посока на потока по време на етапа на леене под налягане на разтопената пластмаса, което води до деформация на изкривяване на шприцованата част. Като цяло равномерното свиване причинява само промени в обема на пластмасовите части и само неравномерното свиване може да причини деформация на деформация.
Разликата между степента на свиване на кристалните пластмаси в посоката на потока и вертикалната посока е по-голяма от тази на аморфните пластмаси и степента на свиване също е по-голяма от тази на аморфните пластмаси. Суперпозицията на голямата степен на свиване на кристалните пластмаси и анизотропията на свиването води до това, че кристалните пластмаси имат много по-голяма склонност към изкривяване от аморфните пластмаси.
Многоетапният процес на леене под налягане, избран въз основа на анализа на геометричната форма на продукта: тъй като кухината на продукта е дълбока и стената е тънка, кухината на формата образува дълъг и тесен канал за поток и стопилката трябва да тече през тази част много бързо. В противен случай е лесно да се охлади и втвърди, което ще доведе до опасност от запълване на кухината на формата, така че тук трябва да се зададе високоскоростно впръскване.
Високоскоростното впръскване обаче ще донесе много кинетична енергия на стопилката. Когато стопилката тече към дъното, тя ще предизвика голям инерционен удар, което ще доведе до загуба на енергия и преливане. По това време топенето трябва да се забави и налягането на пълнене трябва да се намали. Поддържайте така нареченото налягане на задържане (вторично налягане, последващо налягане), за да накарате стопилката да допълни свиването на стопилката в кухината на формата, преди вратата да се втвърди, което поставя изисквания за многостепенна скорост на инжектиране и налягане върху инжектирането процес на формоване.
Решение за изкривяване и деформация на продукта поради остатъчно термично напрежение
Скоростта на повърхността на течността трябва да бъде постоянна. Трябва да се използва бързо инжектиране, за да се предотврати замръзване на стопилката по време на процеса на инжектиране. Настройката на скоростта на изстрелване трябва да позволява бързо пълнене в критични зони (като канали), като същевременно се забавя при входа на водата. Скоростта на впръскване трябва да гарантира, че кухината на формата е запълнена и спира незабавно, за да се предотврати препълване, мигане и остатъчно напрежение.
