Inžektorlējuma izstrādājumu deformācija
Deformācija ir viens no izplatītākajiem defektiem plānslāņa plastmasas detaļu iesmidzināšanā, jo tas ietver precīzu deformācijas prognozēšanu, un deformācijas deformācijas likumi dažādu materiālu un formu iesmidzināšanas lējuma daļām ir ļoti atšķirīgi. Kad deformācijas apjoms pārsniedz pieļaujamo kļūdu, tas kļūst par formēšanas defektu, kas savukārt ietekmē izstrādājuma komplektāciju.
Precīza deformācijas prognozēšana lielam skaitam arvien plānāku detaļu (sienas biezums mazāks par 2 mm) ir priekšnoteikums, lai efektīvi kontrolētu deformācijas defektus. Izliekuma deformācijas analīzē galvenokārt tiek izmantota kvalitatīva analīze, un pasākumi tiek veikti no izstrādājuma dizaina, veidņu dizaina un iesmidzināšanas formēšanas procesa apstākļiem, lai pēc iespējas izvairītos no lielas deformācijas deformācijas.
Cēloņu analīze
Pelējums
Iesmidzināšanas veidņu vārtu novietojums, forma un skaits ietekmēs plastmasas piepildījuma stāvokli veidnes dobumā, kā rezultātā plastmasas daļa deformējas.
Jo garāks plūsmas attālums, jo lielāks iekšējais spriegums, ko rada plūsma un padeve starp sasalušo slāni un centrālo plūsmas slāni; gluži pretēji, jo īsāks ir plūsmas attālums, jo īsāks plūsmas laiks no vārtiem līdz daļas plūsmas galam, un veidne sasalst pildīšanas laikā. Slāņa biezums tiek atšķaidīts, iekšējais spriegums ir samazināts un deformācija Arī deformācija ir ievērojami samazināta. Ja tiek izmantoti tikai vieni centrālie vārti vai vieni sānu vārti, formētā plastmasas daļa tiks deformēta, jo saraušanās ātrums diametra virzienā ir lielāks nekā apkārtmēra virzienā; ja tā vietā tiek izmantoti vairāku punktu vārti, tas var efektīvi novērst deformāciju un deformāciju.
Lietojot punktlējumu, arī plastmasas saraušanās anizotropijas dēļ, vārtu novietojums un skaits lielā mērā ietekmē plastmasas detaļu deformācijas pakāpi. Tā kā tiek izmantots 30 procenti stikla šķiedras pastiprināts PA6, iegūtais ir liela iesmidzināšanas forma ar svaru 4,95 kg, tāpēc apkārtējo sienu plūsmas virzienā ir daudz pastiprinošu ribu, lai katrs vārti būtu pilnībā līdzsvaroti.
Turklāt vairāku vārtu izmantošana var arī saīsināt plastmasas plūsmas attiecību (L/t), lai materiāla blīvums veidnes dobumā būtu vienmērīgāks un saraušanās vienmērīgāka. Tajā pašā laikā visu plastmasas daļu var piepildīt ar nelielu injekcijas spiedienu. Zemāks iesmidzināšanas spiediens var samazināt plastmasas molekulārās orientācijas tendenci un samazināt tās iekšējo spriegumu, tādējādi samazinot plastmasas detaļu deformāciju.
bilde
Pelējuma temperatūra: pelējuma temperatūrai ir liela ietekme uz produkta iekšējo veiktspēju un šķietamo kvalitāti. Veidnes temperatūra ir atkarīga no plastmasas kristāliskuma esamības vai neesamības, izstrādājuma izmēra un struktūras, veiktspējas prasībām un citiem procesa apstākļiem (kausēšanas temperatūra, iesmidzināšanas ātrums un iesmidzināšanas spiediens, formēšanas cikls utt.)
Spiediena kontrole: spiediens iesmidzināšanas formēšanas procesā ietver plastifikācijas spiedienu un iesmidzināšanas spiedienu, un tas tieši ietekmē plastmasas plastificēšanu un produkta kvalitāti
Eksperimentālo metožu izmantošana plastmasas izstrādājumu deformācijas pētīšanai galvenokārt tiek atspoguļota materiālu īpašību, izstrādājuma ģeometrijas un izmēra, kā arī iesmidzināšanas procesa apstākļu ietekmes uz izstrādājumu deformāciju izpētē. Tika izstrādāts liels skaits eksperimentu, lai iegūtu vārtu ģeometrijas, iesaiņojuma parametru (turēšanas spiediena un turēšanas laika) un veidņu elastības ietekmi uz izstrādājuma galīgo izmēru.
PET tika izmantots kā polimēra bāze, un tika pētītas dažādu materiālu un dažādu sienu biezuma paneļu deformācijas īpašības. Eksperimentāli tika pētīta saistība starp 33% stikla stiegrojuma PA66 šķiedru iesmidzināšanas diska pastiprinājuma attiecību, lineārās termiskās izplešanās koeficienta anizotropiju, izstrādājuma biezumu un deformāciju, un pirmo reizi tika piedāvāta deformācijas indeksa koncepcija. . Tika pētīti deformācijas raksturlielumi un saistība starp deformācijas indeksu, deformācijas un šķiedru orientācijas stāvokli, kā arī saikne starp izliekumu un deformācijas indeksu.
Eksperimentālā metode deformācijas deformācijas pētīšanai bieži vien ir ierobežota ar noteiktu ģeometrisku formu, konkrētiem materiāla un procesa apstākļiem, un tā nevar pilnībā ņemt vērā daudzu faktoru ietekmi uz deformācijas deformāciju, kā arī nevar paredzēt iespējamo deformāciju produkta projektēšanas posmā. Deformācijas lielums. Faktiskajā lietošanā arī empīriskās formulas ierobežojumi ir acīmredzami, ko ietekmē ne tikai eksperimenta apstākļi, bet arī daudzi faktori, piemēram, eksperimentālo datu apstrādes metode un empīriskās formulas un empīriskās formulas pielietošanas nosacījumi. ir piemērots tikai eksperimentālajiem apstākļiem. tuvu ražošanas procesam.
bilde
sarukt / deformēties
Tā kā deformācijas deformācija ir saistīta ar nevienmērīgu saraušanos, sakarība starp saraušanos un produkta deformāciju tiek analizēta, pētot dažādu plastmasu saraušanās uzvedību dažādos procesa apstākļos. Pamatojoties uz inžektorlējuma plūsmas, turēšanas spiediena un dzesēšanas simulāciju, izmantojot eksperimentus un lineārās regresijas metodes, tiek piedāvāts modelis iesmidzināšanas veidņu izstrādājumu saraušanās prognozēšanai. Pamatojoties uz saraušanās prognozi, ar strukturālās analīzes simulācijas programmām tiek aprēķināta izstrādājumu deformācija.
Ir grūti iegūt produktus ar augstu izmēru precizitāti ar materiāliem ar augstu saraušanās ātrumu. Lai censtos panākt augstu precizitāti, pēc iespējas vairāk jāizmanto amorfie sveķi un sveķi ar konsekventu saraušanos visos virzienos. Daudziem materiāliem produkta saraušanos mēra, mainot plūsmas ātrumu, turēšanas spiedienu, turēšanas laiku, veidnes temperatūru, iepildīšanas laiku, izstrādājuma biezumu un citus parametrus.
Saskaņā ar testa rezultātiem produkta saraušanās ir sadalīta trīs daļās: tilpuma saraušanās, nevienmērīga saraušanās, ko izraisa molekulārā orientācija, un nevienmērīga saraušanās, ko izraisa nesabalansēta dzesēšana. Saraušanās prognozēšanas metodes tilpuma saraušanai, kristāliskajam saturam, veidņu ierobežošanai, plastmasas orientācijai utt. izmanto plūsmas un dzesēšanas analīzes rezultātus, lai prognozētu saraušanās deformāciju.
Dzesēšanas sistēmas dizains
Iesmidzināšanas procesa laikā plastmasas daļas nevienmērīgais dzesēšanas ātrums izraisīs arī plastmasas daļas nevienmērīgu saraušanos. Šī saraušanās atšķirība izraisīs lieces momenta veidošanos un plastmasas daļas deformāciju.
Ja temperatūras starpība starp veidnes dobumu un serdi, ko izmanto iesmidzināšanas plakanās plastmasas daļās, ir pārāk liela, kausējums, kas atrodas tuvu aukstās veidnes dobuma virsmai, ātri atdziest, savukārt materiāla slānis atrodas tuvu karstās veidnes dobuma virsmai. turpinās sarukt, nevienmērīgā saraušanās deformēs plastmasas daļu. Tāpēc iesmidzināšanas veidnes dzesēšanai jāpievērš uzmanība dobuma un serdes temperatūras līdzsvaram, un temperatūras starpība starp tām nedrīkst būt pārāk liela.
Papildus tam, ka tiek uzskatīts, ka temperatūra uz plastmasas daļas iekšējās un ārējās virsmas mēdz būt līdzsvarota, arī temperatūra katrā plastmasas daļas pusē ir jāuzskata par konsekventu, tas ir, kad veidne ir atdzisusi, mēģiniet saglabājiet vienmērīgu dobuma un serdes temperatūru, lai plastmasas daļas dzesēšanas ātrums būtu līdzsvarots, lai saraušanās visur būtu vienmērīgāka, efektīvi novēršot deformāciju. Tāpēc ļoti svarīgs ir dzesēšanas ūdens caurumu izvietojums uz veidnes. Pēc tam, kad ir noteikts attālums no caurules sienas līdz dobuma virsmai, attālumam starp dzesēšanas ūdens caurumiem jābūt pēc iespējas mazākam, lai nodrošinātu, ka dobuma sienas temperatūra ir vienmērīga.
Tajā pašā laikā, tā kā dzesēšanas vides temperatūra palielinās, palielinoties dzesēšanas ūdens kanāla garumam, veidnes dobumā un kodolā ūdens kanālā būs temperatūras starpība. Tāpēc katra dzesēšanas kontūra ūdens kanāla garumam ir jābūt mazākam par 2 m. Lielās veidnēs ir jāizveido vairākas dzesēšanas ķēdes, un vienas ķēdes ieeja atrodas netālu no otras ķēdes izejas. Garām plastmasas daļām ir jāizmanto dzesēšanas ķēde, lai samazinātu dzesēšanas kontūras garumu, tas ir, lai samazinātu veidnes temperatūras starpību, lai nodrošinātu vienmērīgu plastmasas detaļu dzesēšanu.
Izmešanas sistēmas konstrukcija tieši ietekmē arī plastmasas daļas deformāciju. Ja izmešanas sistēmas izkārtojums ir nelīdzsvarots, tas izraisīs izmešanas spēka nelīdzsvarotību un deformēs plastmasas daļu. Tāpēc, projektējot izmešanas sistēmu, tai jācenšas panākt līdzsvaru ar izņemšanas pretestību.
Turklāt ežektora stieņa šķērsgriezuma laukums nedrīkst būt pārāk mazs, lai novērstu plastmasas daļas deformāciju pārmērīga spēka dēļ uz laukuma vienību (īpaši, ja izņemšanas temperatūra ir pārāk augsta). Ežektora tapa ir jānovieto pēc iespējas tuvāk daļai ar vislielāko pretestību izņemšanai. Ņemot vērā pieņēmumu, ka plastmasas detaļu kvalitāte netiek ietekmēta (tostarp lietošanas prasības, izmēru precizitāte un izskats utt.), ir jāuzstāda pēc iespējas vairāk ežektora tapu, lai samazinātu plastmasas detaļu kopējo deformāciju.
bilde
Ja mīksto plastmasu izmanto lielu dziļu dobumu un plānsienu plastmasas detaļu ražošanai, augstās noformēšanas pretestības un mīkstā materiāla dēļ, ja pilnībā tiek izmantota viena mehāniskā izgrūšanas metode, plastmasas daļas tiks deformētas vai pat izspiestas cauri. Vai arī plastmasas daļa tiks nodota lūžņos locīšanas dēļ. Labāk būs izmantot daudzkomponentu kombināciju vai gāzes (hidrauliskā) spiediena un mehāniskās izmešanas kombināciju.
Atlikušā termiskā sprieguma ietekme uz izstrādājumu deformāciju un deformāciju
Inžektorliešanas procesā atlikušais termiskais spriegums ir svarīgs faktors, kas izraisa deformāciju un deformāciju, un tam ir lielāka ietekme uz iesmidzināšanas veidņu izstrādājumu kvalitāti. Tā kā atlikušā termiskā sprieguma ietekme uz izstrādājuma deformāciju ir ļoti sarežģīta, veidņu dizaineri var to analizēt un prognozēt, izmantojot iesmidzināšanas formēšanas CAE programmatūru.
Plastmasas kausējuma formēšanas procesā nevienmērīgās orientācijas un saraušanās dēļ iekšējais spriegums ir nevienmērīgs, tāpēc pēc produkta izlaišanas no veidnes tas deformēsies un deformēsies nevienmērīga iekšējā sprieguma ietekmē. Tāpēc daudzi zinātnieki analizē un aprēķina izstrādājumu iekšējo spriegumu un deformāciju no mehānikas viedokļa. Dažās ārzemju literatūrās tiek uzskatīts, ka deformāciju izraisa atlikušais spriegums, ko rada nevienmērīga saraušanās.
Inžekcijas formēšanas dzesēšanas stadijā, kad temperatūra ir augstāka par stiklojuma pārejas temperatūru, plastmasa ir viskoelastīgs šķidrums, ko papildina stresa relaksācija: kad temperatūra ir zemāka par stiklojuma pārejas temperatūru, plastmasa kļūst cieta. Šī šķidruma-cietās fāzes pāreja un plastmasu sprieguma relaksācija dzesēšanas laikā ļoti ietekmē precīzu produktu atlikušā sprieguma un atlikušās deformācijas prognozēšanu.
Plastmasas fāzes pāreja un stresa relaksācijas izturēšanās no šķidruma uz cietu dzesēšanas fāzē. Nesacietējušajā zonā plastmasa uzrāda viskozu izturēšanos, ko raksturo viskoza šķidruma modelis; sacietētajā zonā plastmasai piemīt viskoelastīga uzvedība, ko apraksta standarta lineārā cietā materiāla modelis, izmantojot visko-elastīgo fāzes pārejas modeli un divdimensiju galīgo elementu metodi, lai prognozētu termiskos atlikušos spriegumus un atbilstošās deformācijas deformācijas.
bilde
Plastifikācijas stadijas ietekme uz izstrādājuma deformācijas deformāciju
Plastifikācijas stadijā stikla daļiņas tiek pārveidotas viskozā šķidruma stāvoklī, lai nodrošinātu veidnes aizpildīšanai nepieciešamo kausējumu. Šajā procesā polimēra temperatūras starpība aksiālajā un radiālajā virzienā (attiecībā pret skrūvi) radīs spriegumu plastmasā; turklāt injekcijas spiediens, ātrums un citi iesmidzināšanas iekārtas parametri lielā mērā ietekmēs molekulārās orientācijas pakāpi uzpildes laikā. , izraisot deformācijas deformāciju.
Izmantojiet mazu ātrumu injekcijas sākumā, lielu ātrumu, kad aizpildāt veidnes dobumu, un zemu ātrumu, kad iepildīšana ir tuvu beigām. Kontrolējot un regulējot iesmidzināšanas ātrumu, var novērst un uzlabot dažādas nevēlamas parādības, piemēram, urbumus, izsmidzināšanas pēdas, sudraba stieņus vai apdegumus.
Daudzpakāpju iesmidzināšanas kontroles programma var saprātīgi iestatīt daudzpakāpju iesmidzināšanas spiedienu, iesmidzināšanas ātrumu, turēšanas spiedienu un kausēšanas metodi atbilstoši sliedes struktūrai, vārtu formai un iesmidzināšanas formas daļas struktūrai, kas ir labvēlīga. lai uzlabotu plastificēšanas efektu un uzlabotu produkta kvalitāti, samazinātu defektu līmeni un pagarinātu pelējuma / mašīnas kalpošanas laiku.
Kontrolējot iesmidzināšanas formēšanas mašīnas eļļas spiedienu, skrūves stāvokli un skrūves ātrumu, izmantojot daudzlīmeņu programmu, tā var censties uzlabot veidņu detaļu izskatu, uzlabot atbilstošos saraušanās, deformācijas un burzuma pasākumus, kā arī samazināt katras veidnes katras iesmidzinātās daļas izmēra nevienmērīgums. .
Kontrolējot iesmidzināšanas formēšanas mašīnas eļļas spiedienu, skrūves stāvokli un skrūves ātrumu, izmantojot daudzlīmeņu programmu, tā var censties uzlabot veidņu detaļu izskatu, uzlabot atbilstošos saraušanās, deformācijas un burzuma pasākumus, kā arī samazināt nelīdzenumus. katras veidnes katras iesmidzināšanas formas daļas lieluma. .
Veidņu iepildīšanas un dzesēšanas posmu ietekme uz izstrādājuma deformāciju
Iesmidzināšanas spiediena ietekmē izkausētā plastmasa tiek iepildīta veidnes dobumā, atdzesēta un sacietēta dobumā, kas ir galvenā injekcijas formēšanas saite. Šajā procesā temperatūra, spiediens un ātrums tiek savienoti viens ar otru, kas ļoti ietekmē plastmasas detaļu kvalitāti un ražošanas efektivitāti.
Lielāks spiediens un plūsmas ātrums rada lielus bīdes ātrumus, kas rada atšķirības molekulu orientācijā paralēli un perpendikulāri plūsmas virzienam, radot "sasalšanas efektu". "Sasalšanas efekts" radīs sasalšanas spriegumu un veidos plastmasas daļas iekšējo spriegumu. Temperatūras ietekme uz deformācijas deformāciju ir atspoguļota šādos aspektos.
A. Temperatūras starpība starp plastmasas detaļu augšējo un apakšējo virsmu izraisīs termisko spriegumu un termisko deformāciju;
B. Temperatūras starpība starp dažādām plastmasas daļas zonām izraisīs nevienmērīgu saraušanos starp dažādām zonām;
C. Dažādi temperatūras stāvokļi ietekmēs plastmasas detaļu saraušanos.
Noformēšanas stadijas ietekme uz izstrādājuma deformācijas deformāciju
Plastmasas daļas pārsvarā ir stiklveida polimēri, kas tiek izvadīti no dobuma un atdzesēti līdz istabas temperatūrai. Nelīdzsvarots izņemšanas spēks, nestabila izmešanas mehānisma kustība vai nepareizs izmešanas laukums var viegli deformēt izstrādājumu. Tajā pašā laikā spriegums, kas iesaldēts plastmasas daļā pildīšanas un dzesēšanas posmos, tiks atbrīvots deformācijas veidā ārējo ierobežojumu zuduma dēļ, kā rezultātā tiks deformēta deformācija.
Patiesa 3D pieeja, lai aprēķinātu atlikušos spriegumus un galīgo formu (sarukums un deformācija). Viņi ņēma vērā iepakošanas stadijas ietekmi, sadalīja produktu trīs slāņos un analizēja atlikušo spriegumu un deformāciju ar trīsdimensiju sietu. , tiek piedāvāts skaitlisks simulācijas modelis inducētajam atlikušajam spriegumam un deformācijai pēc blīvēšanas fāzes.
Aprēķinot atlikušo spriegumu, tiek izmantots termoviskoelastīgais modelis (ieskaitot tilpuma relaksāciju). Tajā izmantotā galīgo elementu metode ir balstīta uz čaumalu teoriju, kas sastāv no plakaniem elementiem, kas ir piemērota plānsienu iesmidzināšanas formas izstrādājumiem ar sarežģītām formām.
bilde
Risinājums iesmidzināšanas veidņu izstrādājumu saraušanās ietekmei uz deformācijas deformāciju
Tiešais inžektorlējuma izstrādājumu deformācijas cēlonis ir plastmasas detaļu nevienmērīga saraušanās. Ja veidņu projektēšanas stadijā netiek ņemta vērā saraušanās ietekme uzpildīšanas procesā, izstrādājuma ģeometriskā forma ievērojami atšķirsies no konstrukcijas prasībām, un nopietnas deformācijas rezultātā produkts tiks nodots metāllūžņos. Papildus deformācijai, ko izraisa iepildīšanas stadija, temperatūras starpība starp veidnes augšējo un apakšējo sienu arī izraisīs atšķirību saraušanās starpā starp plastmasas daļas augšējo un apakšējo virsmu, kā rezultātā deformējas deformācija.
Izliekuma analīzei pati saraušanās nav svarīga, taču svarīga ir saraušanās atšķirība. Inžektorliešanas procesā plastmasas saraušanās ātrums plūsmas virzienā ir lielāks nekā vertikālajā virzienā, jo polimēra molekulas izkausētas plastmasas iesmidzināšanas formēšanas stadijā ir izvietotas plūsmas virzienā, kā rezultātā rodas deformācijas deformācija. no iesmidzināšanas formas daļas. Parasti vienmērīga saraušanās izraisa tikai plastmasas detaļu tilpuma izmaiņas, un tikai nevienmērīga saraušanās var izraisīt deformācijas deformāciju.
Atšķirība starp kristāliskās plastmasas saraušanās ātrumu plūsmas virzienā un vertikālā virzienā ir lielāka nekā amorfajai plastmasai, un tās saraušanās ātrums ir arī lielāks nekā amorfajai plastmasai. Kristālisko plastmasu lielā saraušanās ātruma superpozīcija un saraušanās anizotropija noved pie tā, ka kristāliskajai plastmasai ir daudz lielāka tendence deformēties nekā amorfajām plastmasām.
Daudzpakāpju iesmidzināšanas formēšanas process, kas izvēlēts, pamatojoties uz izstrādājuma ģeometriskās formas analīzi: tā kā izstrādājuma dobums ir dziļš un siena ir plāna, veidnes dobums veido garu un šauru plūsmas kanālu, un kausējumam jāplūst cauri šai daļai ļoti ātri. Pretējā gadījumā to var viegli atdzist un sacietēt, kas radīs veidnes dobuma piepildīšanas risku, tāpēc šeit jāiestata ātrgaitas iesmidzināšana.
Tomēr liela ātruma iesmidzināšana kausējumā ienesīs daudz kinētiskās enerģijas. Kad kausējums plūst uz leju, tas radīs lielu inerciālu triecienu, kā rezultātā rodas enerģijas zudumi un pārplūde. Šajā laikā kausēšana ir jāpalēnina un jāsamazina uzpildes spiediens. Uzturiet tā saukto turēšanas spiedienu (sekundāro spiedienu, pēcspiedienu), lai kausējums papildinātu kausējuma saraušanos veidnes dobumā, pirms vārti sacietē, kas izvirza prasības daudzpakāpju iesmidzināšanas ātrumam un spiedienam uz injekciju. formēšanas process.
Produkta deformācijas un deformācijas risinājums atlikušā termiskā sprieguma dēļ
Šķidruma virsmas ātrumam jābūt nemainīgam. Jāizmanto ātra injekcija, lai nepieļautu kausējuma sasalšanu injekcijas procesā. Šāviena ātruma iestatījumam ir jāļauj ātri piepildīt kritiskās vietas (piemēram, skrējējus), vienlaikus samazinot ātrumu pie ūdens ieplūdes. Iesmidzināšanas ātrumam jānodrošina, ka veidnes dobums ir piepildīts un nekavējoties apstājas, lai novērstu pārpildīšanu, uzliesmojumu un atlikušo spriegumu.
