Deformacija brizganih izdelkov
Deformacija je ena od pogostih napak pri brizganju plastičnih delov s tanko lupino, ker vključuje natančno napoved deformacije zvijanja, zakoni deformacije zvijanja za brizgane dele iz različnih materialov in oblik pa se zelo razlikujejo. Ko količina zvitosti preseže dovoljeno napako, postane napaka pri oblikovanju, kar posledično vpliva na sestavljanje izdelka.
Natančna napoved deformacije zvijanja velikega števila vse bolj tanjših delov (debelina stene manjša od 2 mm) je predpogoj za učinkovito kontrolo defektov zvijanja. Analiza deformacije zvijanja večinoma uporablja kvalitativno analizo, ukrepi pa so vzeti iz zasnove izdelka, oblikovanja kalupa in pogojev postopka brizganja, da bi se čim bolj izognili veliki deformaciji zvijanja.
Analiza vzroka
Plesen
Položaj, oblika in število zapor vrat kalupa za brizganje bodo vplivali na stanje polnjenja plastike v votlini kalupa, kar bo povzročilo deformacijo plastičnega dela.
Daljša kot je razdalja toka, večja je notranja napetost, ki jo povzroči tok in dovajanje med zamrznjeno plastjo in osrednjo plastjo toka; nasprotno, krajša kot je pretočna razdalja, krajši je čas pretoka od vrat do pretočnega konca dela in kalup bo pri polnjenju zmrznil Debelina plasti se stanjša, notranja napetost se zmanjša in upogibanje tudi deformacija se močno zmanjša. Če se uporabi samo en sredinski ali stranski vrat, bo oblikovani plastični del popačen, ker je stopnja krčenja v smeri premera večja od tiste v obodni smeri; če namesto tega uporabimo večtočkovna vrata, je mogoče učinkovito preprečiti zvijanje in deformacijo.
Pri uporabi točkovnega litja za oblikovanje, tudi zaradi anizotropije plastičnega krčenja, položaj in število vrat močno vplivata na stopnjo deformacije plastičnih delov. Ker je uporabljen PA6, ojačan s 30 odstotki steklenih vlaken, je dobljen velik brizgan del s težo 4,95 kg, tako da je veliko ojačitvenih reber vzdolž smeri toka okoliških sten, tako da je mogoče vsaka vrata popolnoma uravnotežiti.
Poleg tega lahko uporaba več vrat skrajša razmerje plastičnega pretoka (L/t), tako da je gostota materiala v votlini kalupa bolj enakomerna in krčenje bolj enakomerno. Hkrati je mogoče celoten plastični del napolniti pod majhnim pritiskom vbrizgavanja. Nižji tlak vbrizgavanja lahko zmanjša tendenco molekularne orientacije plastike in zmanjša njeno notranjo napetost ter tako zmanjša deformacijo plastičnih delov.
slika
Temperatura kalupa: Temperatura kalupa ima velik vpliv na notranjo zmogljivost in navidezno kakovost izdelka. Temperatura kalupa je odvisna od prisotnosti ali odsotnosti plastične kristaliničnosti, velikosti in strukture izdelka, zahtev glede učinkovitosti in drugih procesnih pogojev (temperatura taline, hitrost vbrizgavanja in tlak vbrizgavanja, cikel vlivanja itd.)
Nadzor tlaka: Tlak v procesu brizganja vključuje tlak plastificiranja in tlak vbrizgavanja ter neposredno vpliva na plastificiranje plastike in kakovost izdelka
Uporaba eksperimentalnih metod za proučevanje zvijanja plastičnih izdelkov se kaže predvsem v proučevanju vplivov lastnosti materiala, geometrije in velikosti izdelka ter pogojev procesa brizganja na zvijanje izdelka. Zasnovanih je bilo veliko število poskusov, da bi ugotovili vpliv geometrije vrat, parametrov pakiranja (zadrževalni tlak in čas zadrževanja) in elastičnosti kalupa na končno velikost izdelka.
Kot polimerno osnovo je bil uporabljen PET, preučene pa so bile lastnosti zvijanja različnih materialov in plošč različnih debelin stene. Razmerje med razmerjem ojačitve 33-odstotnega brizganega diska PA66, ojačanega s steklenimi vlakni, anizotropijo linearnega koeficienta toplotnega raztezanja, debelino izdelka in zvitosti je bilo eksperimentalno raziskano, koncept indeksa zvijanja pa je bil prvič predlagan . Proučevali so značilnosti zvitosti in razmerje med indeksom zvitosti, zvitostjo in stanjem usmerjenosti vlaken ter razmerje med izkoristkom in indeksom zvitosti.
Eksperimentalna metoda za preučevanje deformacije zvijanja je pogosto omejena na določeno geometrijsko obliko, posebne materialne in procesne pogoje ter ne more v celoti upoštevati vpliva številnih dejavnikov na deformacijo zvijanja in ne more napovedati morebitne zvitosti v fazi načrtovanja izdelka. Velikost deformacije. Pri dejanski uporabi so tudi omejitve empirične formule očitne, nanje pa ne vplivajo samo eksperimentalni pogoji, ampak so povezane tudi s številnimi dejavniki, kot je metoda obdelave eksperimentalnih podatkov in pogoji uporabe empirične formule ter empirična formula je primeren samo za eksperimentalne pogoje. blizu proizvodnega procesa.
slika
skrčiti/ukriviti
Ker je deformacija zvijanja povezana z neenakomernim krčenjem, se razmerje med krčenjem in zvijanjem izdelka analizira s preučevanjem obnašanja različnih plastičnih mas pri krčenju v različnih procesnih pogojih. Na podlagi simulacije toka brizganja, zadrževalnega tlaka in hlajenja, z eksperimenti in metodami linearne regresije, je predlagan model za napovedovanje krčenja brizganih izdelkov. Na podlagi napovedi krčenja se s pomočjo simulacijskih programov za strukturno analizo izračuna deformacija izdelkov.
Z materiali z visoko stopnjo krčenja je težko dobiti izdelke z visoko dimenzijsko natančnostjo. Da bi dosegli visoko natančnost, je treba čim bolj uporabljati amorfne smole in smole z enakomernim krčenjem v vseh smereh. Pri mnogih materialih se krčenje izdelka meri pod pogoji spreminjanja pretoka, zadrževalnega tlaka, zadrževalnega časa, temperature kalupa, časa polnjenja, debeline izdelka in drugih parametrov.
Glede na rezultate testiranja je krčenje izdelka razdeljeno na tri dele: prostorninsko krčenje, neenakomerno krčenje zaradi molekularne orientacije in neenakomerno krčenje zaradi neuravnoteženega hlajenja. Metode napovedovanja krčenja za volumetrično krčenje, vsebnost kristalov, zaprtje plesni, plastično orientacijo itd. uporabljajo rezultate analize toka in hlajenja za napovedovanje napetosti krčenja.
Zasnova hladilnega sistema
Med postopkom brizganja bo neenakomerna hitrost hlajenja plastičnega dela povzročila tudi neenakomerno krčenje plastičnega dela. Ta razlika v krčenju bo povzročila nastanek upogibnega momenta in zvijanje plastičnega dela.
Če je temperaturna razlika med votlino kalupa in jedrom, ki se uporablja pri brizganju ravnih plastičnih delov, prevelika, se bo talina blizu površine votline hladnega kalupa hitro ohladila, medtem ko se plast materiala blizu površine vroče votline kalupa se bo še naprej krčila, bo neenakomerno krčenje ukrivilo plastični del. Zato je treba pri hlajenju kalupa za brizganje paziti na temperaturno ravnovesje votline in jedra, temperaturna razlika med obema pa ne sme biti prevelika.
Poleg upoštevanja, da je temperatura na notranji in zunanji površini plastičnega dela ponavadi uravnotežena, je treba upoštevati tudi temperaturo na vsaki strani plastičnega dela kot dosledno, kar pomeni, da ko je kalup ohlajen, poskusite ohranjajte temperaturo votline in jedra enakomerno po vsem, tako da je hitrost hlajenja plastičnega dela uravnotežena, tako da je krčenje bolj enakomerno povsod, kar učinkovito preprečuje deformacije. Zato je razporeditev lukenj za hladilno vodo na kalupu zelo pomembna. Po določitvi razdalje od stene cevi do površine votline mora biti razdalja med luknjami za hladilno vodo čim manjša, da se zagotovi enakomerna temperatura stene votline.
Ker se temperatura hladilnega medija povečuje s povečanjem dolžine kanala za hladilno vodo, bosta votlina in jedro kalupa imela temperaturno razliko vzdolž vodnega kanala. Zato mora biti dolžina vodnega kanala vsakega hladilnega kroga manjša od 2 m. Več hladilnih krogov je treba postaviti v velike kalupe, vhod enega kroga pa se nahaja blizu izhoda drugega kroga. Za dolge plastične dele je treba uporabiti hladilni krog, da zmanjšate dolžino hladilnega kroga, to je, da zmanjšate temperaturno razliko v kalupu, da zagotovite enakomerno hlajenje plastičnih delov.
Zasnova izmetnega sistema neposredno vpliva tudi na deformacijo plastičnega dela. Če je postavitev sistema za izmet neuravnotežena, bo to povzročilo neravnovesje v sili za izmet in deformiralo plastični del. Zato si je treba pri načrtovanju izmetnega sistema prizadevati za ravnovesje z odpornostjo proti razkalupljenju.
Poleg tega površina prečnega prereza ejektorske palice ne sme biti premajhna, da preprečite deformacijo plastičnega dela zaradi prekomerne sile na enoto površine (še posebej, če je temperatura razkalupljanja previsoka). Izmetalni zatič mora biti nameščen čim bližje delu z največjim uporom proti razkalupljenju. Pod predpostavko, da ne vpliva na kakovost plastičnih delov (vključno z zahtevami glede uporabe, dimenzijsko natančnostjo in videzom itd.), je treba namestiti čim več izmetalnih zatičev, da se zmanjša skupna deformacija plastičnih delov.
slika
Ko se mehka plastika uporablja za izdelavo velikih globokih vdolbin in tankostenskih plastičnih delov, se bodo plastični deli zaradi visoke odpornosti proti razkalupljenju in mehkega materiala popolnoma sprejeli z eno mehansko metodo izmeta, deformirani ali celo potisnjeni skozi. Ali pa bo plastični del odstranjen zaradi zgibanja. Bolje bo uporabiti večkomponentno kombinacijo ali kombinacijo plinskega (hidravličnega) pritiska in mehanskega izmeta.
Vpliv preostale toplotne napetosti na krivljenje in deformacijo izdelkov
V procesu brizganja je preostala toplotna obremenitev pomemben dejavnik, ki povzroča zvijanje in deformacijo ter ima večji vpliv na kakovost brizganih izdelkov. Ker je vpliv preostale toplotne obremenitve na zvijanje izdelka zelo zapleten, ga oblikovalci kalupov lahko analizirajo in predvidijo s pomočjo programske opreme CAE za brizganje.
Med postopkom oblikovanja plastične taline je notranja napetost zaradi neenakomerne orientacije in krčenja neenakomerna, zato se bo izdelek po sprostitvi iz kalupa zvil in deformiral pod delovanjem neenakomerne notranje napetosti. Zato mnogi znanstveniki analizirajo in izračunavajo notranje napetosti in zvijanje izdelkov z vidika mehanike. V nekaterih tujih literaturah se domneva, da je krivljenje posledica preostale napetosti, ki nastane zaradi neenakomernega krčenja.
V fazi ohlajanja pri brizganju, ko je temperatura višja od temperature posteklenitve, je plastika viskoelastična tekočina, ki jo spremlja sprostitev napetosti: ko je temperatura nižja od temperature posteklenitve, plastika postane trdna. Ta fazni prehod tekoče-trdno in sprostitev napetosti plastike med ohlajanjem ima velik vpliv na natančno napovedovanje preostale napetosti in preostale deformacije izdelkov.
Fazni prehod in obnašanje pri sprostitvi napetosti plastike iz tekočega v trdno med fazo ohlajanja. Za neutrjeno območje kaže plastika viskozno obnašanje, ki je opisano z modelom viskozne tekočine; za strjeno območje kaže plastika viskoelastično obnašanje, ki je opisano s standardnim linearnim modelom trdne snovi z uporabo modela viskoelastičnega faznega prehoda in dvodimenzionalne metode končnih elementov za napovedovanje toplotnih preostalih napetosti in ustreznih deformacij zvijanja.
slika
Vpliv stopnje plastificiranja na deformacijo zvijanja izdelka
V fazi plastificiranja se stekleni delci pretvorijo v viskozno tekoče stanje, da zagotovijo talino, potrebno za polnjenje kalupa. V tem procesu bo temperaturna razlika polimera v aksialni smeri in radialni smeri (glede na vijak) povzročila napetost v plastiki; poleg tega bodo tlak vbrizgavanja, hitrost in drugi parametri stroja za vbrizgavanje močno vplivali na stopnjo molekularne orientacije med polnjenjem. , kar povzroči deformacijo zvijanja.
Uporabite nizko hitrost na začetku vbrizgavanja, visoko hitrost pri polnjenju votline kalupa in nizko hitrost vbrizgavanja, ko je polnjenje blizu konca. Z nadzorom in prilagajanjem hitrosti vbrizgavanja je mogoče preprečiti in izboljšati različne neželene pojave, kot so zareze, sledi pršenja, srebrne palice ali ožgane sledi.
Večstopenjski program za nadzor vbrizgavanja lahko razumno nastavi večstopenjski tlak vbrizgavanja, hitrost vbrizgavanja, zadrževalni tlak in metodo taljenja glede na strukturo tekača, obliko vrat in strukturo brizganega dela, kar je ugodno za izboljšanje učinka plastificiranja in izboljšanje kakovosti izdelkov, zmanjšanje stopnje napak in podaljšanje življenjske dobe kalupa/stroja.
Z nadzorovanjem tlaka olja, položaja vijaka in hitrosti vijaka stroja za brizganje z večnivojskim programom lahko skuša izboljšati videz oblikovanih delov, izboljšati ustrezne ukrepe za krčenje, zvijanje in robove ter zmanjšati neenakost velikosti vsakega brizganega dela vsakega kalupa. .
Z nadzorovanjem tlaka olja, položaja vijaka in hitrosti vijaka stroja za brizganje z večstopenjskim programom lahko skuša izboljšati videz oblikovanih delov, izboljšati ustrezne ukrepe za krčenje, zvijanje in robove ter zmanjšati neenakosti velikosti vsakega brizganega dela vsakega kalupa. .
Vpliv stopenj polnjenja kalupa in ohlajanja na zvijanje izdelka
Pod pritiskom brizganja se staljena plastika napolni v votlino kalupa, ohladi in strdi v votlini, kar je ključni člen brizganja. V tem procesu so temperatura, tlak in hitrost povezani med seboj, kar ima velik vpliv na kakovost in učinkovitost proizvodnje plastičnih delov.
Višji tlaki in hitrosti toka ustvarjajo visoke strižne stopnje, ki povzročajo razlike v orientaciji molekul vzporedno in pravokotno na smer toka, kar ustvarja "učinek zmrzovanja". "Učinek zmrzovanja" bo povzročil zmrzovalno napetost in oblikoval notranjo napetost plastičnega dela. Vpliv temperature na deformacijo zvijanja se odraža v naslednjih vidikih.
A. Temperaturna razlika med zgornjo in spodnjo površino plastičnih delov bo povzročila toplotno obremenitev in toplotno deformacijo;
B. Temperaturna razlika med različnimi območji plastičnega dela bo povzročila neenakomerno krčenje med različnimi območji;
C. Različna temperaturna stanja bodo vplivala na krčenje plastičnih delov.
Vpliv stopnje razkalupljevanja na deformacijo zvijanja izdelka
Plastični deli so večinoma steklasti polimeri med procesom zapuščanja votline in ohlajanja na sobno temperaturo. Neuravnotežena sila odstranjevanja iz kalupa, nestabilno premikanje mehanizma za izmet ali neustrezno območje izmeta iz kalupa lahko zlahka deformirajo izdelek. Hkrati se bo napetost, zamrznjena v plastičnem delu med fazami polnjenja in ohlajanja, sprostila v obliki deformacije zaradi izgube zunanjih omejitev, kar bo povzročilo deformacijo zvijanja.
Pravi 3D pristop za izračun preostalih napetosti in končne oblike (krčenje in zvijanje). Upoštevali so vpliv stopnje pakiranja, razdelili izdelek na tri plasti in analizirali preostale napetosti in deformacije s tridimenzionalno mrežo. , je predlagan numerični simulacijski model za inducirano preostalo napetost in deformacijo po fazi pakiranja.
Pri izračunu preostale napetosti se uporablja termoviskoelastičen model (vključno z relaksacijo prostornine). Metoda končnih elementov, ki jo uporablja, temelji na teoriji lupine, sestavljene iz ravninskih elementov, ki je primerna za tankostenske brizgane izdelke s kompleksnimi oblikami.
slika
Rešitev učinka krčenja brizganih izdelkov na deformacijo zvijanja
Neposredni vzrok za zvijanje brizganih izdelkov je neenakomerno krčenje plastičnih delov. Če se vpliv krčenja med postopkom polnjenja ne upošteva v fazi načrtovanja kalupa, se bo geometrijska oblika izdelka močno razlikovala od konstrukcijskih zahtev, huda deformacija pa bo povzročila odpad izdelka. Poleg deformacije, ki jo povzroči stopnja polnjenja, bo temperaturna razlika med zgornjo in spodnjo steno kalupa povzročila tudi razliko v krčenju med zgornjo in spodnjo površino plastičnega dela, kar povzroči deformacijo zvijanja.
Za analizo zvijanja krčenje samo po sebi ni pomembno, pomembna pa je razlika v krčenju. V procesu brizganja je stopnja krčenja plastike v smeri toka večja kot v navpični smeri zaradi razporeditve polimernih molekul vzdolž smeri toka med fazo brizganja staljene plastike, kar povzroči deformacijo zvijanja. brizganega dela. Na splošno enakomerno krčenje povzroči le spremembe prostornine plastičnih delov in le neenakomerno krčenje lahko povzroči deformacijo zvijanja.
Razlika med stopnjo krčenja kristalne plastike v smeri toka in navpični smeri je večja kot pri amorfni plastiki, njena stopnja krčenja pa je večja kot pri amorfni plastiki. Superpozicija visoke stopnje krčenja kristalne plastike in anizotropije krčenja vodi do tega, da je kristalna plastika veliko bolj nagnjena k zvijanju kot amorfna plastika.
Večstopenjski postopek brizganja, izbran na podlagi analize geometrijske oblike izdelka: ker je votlina izdelka globoka in stena tanka, tvori votlina kalupa dolg in ozek pretočni kanal, talina pa mora teči skozi ta del zelo hitro. V nasprotnem primeru se zlahka ohladi in strdi, kar bo povzročilo nevarnost zapolnitve votline kalupa, zato je treba tukaj nastaviti visokohitrostno brizganje.
Vendar bo visokohitrostno vbrizgavanje talini prineslo veliko kinetične energije. Ko talina teče na dno, bo povzročila velik inercijski udarec, kar bo povzročilo izgubo energije in prelivanje. V tem času je treba talino upočasniti in polnilni tlak zmanjšati. Ohranite tako imenovani zadrževalni tlak (sekundarni tlak, sledilni tlak), da talina dopolni krčenje taline v votlino kalupa, preden se vrata strdijo, kar postavlja zahteve za večstopenjsko hitrost vbrizgavanja in pritisk na vbrizgavanje. postopek oblikovanja.
Rešitev za zvijanje in deformacijo izdelka zaradi preostale toplotne obremenitve
Hitrost površine tekočine mora biti konstantna. Uporabiti je treba hitro vbrizgavanje, da preprečimo zmrzovanje taline med postopkom vbrizgavanja. Nastavitev hitrosti udarca mora omogočati hitro polnjenje v kritičnih območjih (kot so tekači), medtem ko se upočasnjuje pri dovodu vode. Hitrost vbrizgavanja mora zagotoviti, da je votlina kalupa napolnjena in se takoj ustavi, da se prepreči prenapolnitev, bliskavica in preostala napetost.
