Survevalutoodete deformatsioon
Deformatsioon on õhukese kestaga plastosade survevalu üks levinumaid defekte, kuna see hõlmab deformatsiooni deformatsiooni täpset ennustamist ning erinevatest materjalidest ja kujuga survevaludetailide deformatsiooniseadused on väga erinevad. Kui kõveruse hulk ületab lubatud vea, muutub see vormimisdefektiks, mis omakorda mõjutab toote kokkupanekut.
Väändusdefektide tõhusa kontrolli eelduseks on suure hulga üha õhukese seinaga osade (seina paksus alla 2 mm) deformatsiooni täpne prognoosimine. Väändedeformatsioonianalüüs kasutab enamasti kvalitatiivset analüüsi ning meetmed võetakse toote disaini, vormi disaini ja survevalu protsessi tingimustest, et vältida nii palju kui võimalik suurt deformatsiooni.
Põhjuste analüüs
Hallitus
Survevormi värava asend, vorm ja väravate arv mõjutavad vormiõõnsuses oleva plasti täituvust, mille tulemuseks on plastosa deformatsioon.
Mida pikem on voolukaugus, seda suurem on sisemine pinge, mis on põhjustatud voolust ja söötmisest külmunud kihi ja keskse voolukihi vahel; vastupidi, mida lühem on voolukaugus, seda lühem on vooluaeg väravast detaili vooluotsani ja vorm külmub täitmisel. Samuti väheneb oluliselt deformatsioon. Kui kasutatakse ainult ühte keskväravat või ühte külgmist väravat, moondub vormitud plastosa, kuna kokkutõmbumiskiirus läbimõõdu suunas on suurem kui ümbermõõdu suunas; kui selle asemel kasutatakse mitut punktilist väravat, saab see tõhusalt ära hoida kõverdumist ja deformatsiooni.
Kui vormimiseks kasutatakse punktvalu, siis ka plastilise kokkutõmbumise anisotroopia tõttu on väravate asendil ja arvul suur mõju plastosade deformatsiooniastmele. Kuna kasutatakse 30 protsenti klaaskiuga tugevdatud PA6, on saadud suur survevalu osa kaaluga 4,95 kg, seega on ümbritsevate seinte voolusuunas palju tugevdavaid ribisid, nii et iga värav saab täielikult tasakaalustada.
Lisaks võib mitme värava kasutamine lühendada plastilise voolu suhet (L/t), nii et materjali tihedus vormiõõnes on ühtlasem ja kokkutõmbumine ühtlasem. Samal ajal saab väikese sissepritsesurve all täita kogu plastosa. Madalam sissepritserõhk võib vähendada plastide molekulaarset orientatsiooni ja vähendada selle sisemist pinget, vähendades seeläbi plastosade deformatsiooni.
pilt
Vormi temperatuur: Vormitemperatuuril on suur mõju toote sisemisele toimimisele ja näilisele kvaliteedile. Vormi temperatuur sõltub plastilise kristallilisuse olemasolust või puudumisest, toote suurusest ja struktuurist, jõudlusnõuetest ja muudest protsessi tingimustest (sulamistemperatuur, sissepritse kiirus ja surverõhk, vormimistsükkel jne).
Surve juhtimine: survevaluprotsessis olev rõhk hõlmab plastifikatsioonirõhku ja sissepritserõhku ning mõjutab otseselt plasti plastifitseerimist ja toote kvaliteeti
Eksperimentaalsete meetodite kasutamine plasttoodete kõverdumise uurimiseks kajastub peamiselt materjali omaduste, toote geomeetria ja suuruse ning survevaluprotsessi tingimuste mõju toote kõverdumisele uurimisel. Kavandati suur hulk katseid, et saada kindlaks värava geomeetria, pakkimisparameetrite (hoidmisrõhk ja hoidmisaeg) ning vormi elastsuse mõju toote lõplikule suurusele.
Polümeeralusena kasutati PET-d ning uuriti erinevate materjalide ja erineva seinapaksusega paneelide kõverusomadusi. Eksperimentaalselt uuriti seost 33-protsendilise klaaskiuga PA66 survevaluketta tugevdussuhte, lineaarse soojuspaisumise koefitsiendi anisotroopia, toote paksuse ja kõveruse vahel ning esimest korda pakuti välja kõverusindeksi kontseptsioon. . Uuriti kõveruse omadusi ning kõverusindeksi, kõveruse ja kiu orientatsiooni oleku vahelist seost ning saagise ja kõverusindeksi vahelist seost.
Väändedeformatsiooni uurimise eksperimentaalne meetod on sageli piiratud konkreetse geomeetrilise kuju, konkreetse materjali ja protsessi tingimustega ning see ei suuda täielikult arvesse võtta paljude tegurite mõju kõveruse deformatsioonile ega ennustada võimalikku väändumist toote kavandamise etapis. Deformatsiooni suurus. Tegelikus kasutuses on ka empiirilise valemi piirangud ilmselged, mitte ainult katsetingimustest sõltuvad, vaid seotud ka paljude teguritega, nagu katseandmete töötlemismeetod ja empiirilise valemi ja empiirilise valemi rakendustingimused. sobib ainult katsetingimuste jaoks. tootmisprotsessi lähedal.
pilt
kahanema/väänduma
Kuna kõverusdeformatsioon on seotud ebaühtlase kokkutõmbumisega, analüüsitakse kokkutõmbumise ja toote väändumise vahelist seost, uurides erinevate plastide kokkutõmbumiskäitumist erinevates protsessitingimustes. Survevalu voolu, hoidmisrõhu ja jahutuse simulatsiooni põhjal, katsete ja lineaarse regressiooni meetodite abil, pakutakse välja mudel survevalutoodete kokkutõmbumise ennustamiseks. Kokkutõmbumise prognoosi alusel arvutatakse toodete deformatsioon struktuuranalüüsi simulatsiooniprogrammide abil.
Suure kokkutõmbumiskiirusega materjalidega on raske saada suure mõõtmete täpsusega tooteid. Kõrge täpsuse saavutamiseks tuleks võimalikult palju kasutada amorfseid ja igas suunas ühtlaselt kokkutõmbuvaid vaiku. Paljude materjalide puhul mõõdetakse toote kokkutõmbumist voolukiiruse, hoidmisrõhu, hoidmisaja, vormi temperatuuri, täitmisaja, toote paksuse ja muude parameetrite muutumise tingimustes.
Katsetulemuste järgi jaguneb toote kokkutõmbumine kolmeks osaks: mahukahanemine, molekulaarsest orientatsioonist tingitud ebaühtlane kokkutõmbumine ja tasakaalustamata jahutamisest tingitud ebaühtlane kahanemine. Kahanemise prognoosimismeetodid mahukahanemise, kristallisisalduse, hallituse piiramise, plastilise orientatsiooni jms jaoks kasutavad voolu- ja jahutusanalüüsi tulemusi, et ennustada kokkutõmbumise deformatsiooni.
Jahutussüsteemi disain
Sissepritseprotsessi ajal põhjustab plastosa ebaühtlane jahutuskiirus ka plastosa ebaühtlast kokkutõmbumist. See erinevus kokkutõmbumises põhjustab paindemomendi ja plastosa kõveruse.
Kui survevalu lamedate plastdetailide puhul kasutatava vormiõõne ja südamiku temperatuuride erinevus on liiga suur, jahtub külma vormiõõnsuse pinna lähedal olev sulatis kiiresti, samas kui materjalikiht kuuma vormiõõnsuse pinna lähedal. jätkab kahanemist, ebaühtlane kokkutõmbumine väänab plastosa. Seetõttu peaks survevaluvormi jahutamisel tähelepanu pöörama süvendi ja südamiku temperatuuri tasakaalule ning nende kahe temperatuuride erinevus ei tohiks olla liiga suur.
Lisaks sellele, et temperatuur plastosa sise- ja välispinnal kipub olema tasakaalus, tuleks ka temperatuuri plastosa mõlemal küljel pidada ühtlaseks, st kui vorm on jahtunud, proovige hoidke õõnsuse ja südamiku temperatuur kogu ulatuses ühtlane, nii et plastosa jahutuskiirus oleks tasakaalustatud, nii et kokkutõmbumine oleks kõikjal ühtlasem, vältides tõhusalt deformatsiooni. Seetõttu on jahutusvee aukude paigutus vormil väga oluline. Pärast toru seina ja süvendi pinna vahelise kauguse kindlaksmääramist peaks jahutusvee aukude vaheline kaugus olema võimalikult väike, et õõnsuse seina temperatuur oleks ühtlane.
Samal ajal, kuna jahutusaine temperatuur tõuseb koos jahutusveekanali pikkuse suurenemisega, tekib valuvormi õõnsuses ja südamikus temperatuuride erinevus piki veekanalit. Seetõttu peab iga jahutuskontuuri veekanali pikkus olema alla 2 m. Suurtesse vormidesse tuleks paigaldada mitu jahutusahelat ja ühe ahela sisselaskeava asub teise ahela väljalaskeava lähedal. Pikkade plastosade puhul tuleks kasutada jahutusringi, et vähendada jahutusringi pikkust, st vähendada vormi temperatuuride erinevust, et tagada plastosade ühtlane jahutamine.
Väljaviskesüsteemi konstruktsioon mõjutab otseselt ka plastosa deformatsiooni. Kui väljatõmbesüsteemi paigutus on tasakaalustamata, põhjustab see väljaviskejõu tasakaalustamatust ja deformeerib plastosa. Seetõttu peaks väljatõmbesüsteemi projekteerimisel püüdma tasakaalustada vormi eemaldamise takistust.
Lisaks ei tohiks ejektori varda ristlõikepindala olla liiga väike, et vältida plastosa deformeerumist liigse jõu tõttu pinnaühiku kohta (eriti kui vormist lahtivõtmise temperatuur on liiga kõrge). Ejektori tihvt tuleks paigutada võimalikult lähedale sellele detailile, millel on suurim vormi eemaldamise takistus. Eeldusel, et see ei mõjuta plastosade kvaliteeti (sealhulgas kasutusnõudeid, mõõtmete täpsust ja välimust jne), tuleks plastosade üldise deformatsiooni vähendamiseks paigaldada võimalikult palju väljutustihvte.
pilt
Kui pehmet plastikut kasutatakse suurte sügavate õõnsuste ja õhukeseseinaliste plastosade tootmiseks, deformeeruvad plastosad või surutakse need isegi läbi ühekordse mehaanilise väljatõmbemeetodi tõttu. Või läheb plastosa voltimise tõttu vanarauaks. Parem on kasutada mitmekomponendilist kombinatsiooni või gaasi (hüdraulilise) rõhu ja mehaanilise väljatõmbe kombinatsiooni.
Termilise jääkpinge mõju toodete kõverdumisele ja deformatsioonile
Survevalu protsessis on jääksoojuspinge oluline tegur, mis põhjustab kõverdumist ja deformatsiooni ning avaldab suuremat mõju survevalutoodete kvaliteedile. Kuna jääksoojuspinge mõju toote kõverdumisele on väga keeruline, saavad vormidisainerid seda analüüsida ja ennustada survevalu CAE tarkvara abil.
Ebaühtlase orientatsiooni ja kokkutõmbumise tõttu on plasti sulamise vormimise käigus sisemine pinge ebaühtlane, nii et pärast toote vormist vabanemist kõverdub see ebaühtlase sisepinge mõjul ja deformeerub. Seetõttu analüüsivad ja arvutavad paljud teadlased toodete sisemist pinget ja kõverust mehaanika vaatenurgast. Mõnes välismaises kirjanduses peetakse kõveruse põhjuseks ebaühtlasest kokkutõmbumisest tekkinud jääkpinget.
Survevalu jahutusfaasis, kui temperatuur on klaasistumistemperatuurist kõrgem, on plast viskoelastne vedelik, millega kaasneb pinge lõdvestumine: kui temperatuur on klaasistumistemperatuurist madalam, muutub plast tahkeks. See vedel-tahke faasisiire ja plastide pinge lõdvestumine jahutamise ajal omab suurt mõju toodete jääkpinge ja jääkdeformatsiooni täpsele prognoosimisele.
Plastide faasiüleminek ja pingete lõdvestumiskäitumine vedelast tahkeks jahutusfaasis. Kõvenemata ala puhul on plastil viskoosne käitumine, mida kirjeldab viskoosse vedeliku mudel; kõvenenud ala puhul on plastil viskoelastne käitumine, mida kirjeldab standardne lineaarne tahke aine mudel, kasutades viskoelastset faasisiirdemudelit ja kahemõõtmelist lõplike elementide meetodit, et ennustada termilisi jääkpingeid ja vastavaid kõveruse deformatsioone.
pilt
Plastifikatsiooniastme mõju toote väändumise deformatsioonile
Plastifikatsioonifaasis muudetakse klaasiosakesed viskoosseks vedelaks olekuks, et saada vormi täitmiseks vajalik sulatis. Selles protsessis põhjustab polümeeri temperatuuride erinevus aksiaal- ja radiaalsuunas (kruvi suhtes) plastis pinget; lisaks mõjutavad süstimismasina süstimisrõhk, kiirus ja muud parameetrid täitmise ajal oluliselt molekulaarset orientatsiooni. , põhjustades deformatsiooni.
Kasutage väikest kiirust süstimise alguses, suurt kiirust vormiõõne täitmisel ja madalat kiirust, kui täitmine on lõpus. Sissepritsekiiruse juhtimise ja reguleerimise kaudu saab ära hoida ja parandada mitmesuguseid soovimatuid nähtusi, nagu pursked, pihustusjäljed, hõbedavardad või põletusjäljed.
Mitmeastmelise sissepritse juhtimisprogrammiga saab mõistlikult seadistada mitmeastmelise sissepritse rõhu, sissepritse kiiruse, hoidmisrõhu ja sulamismeetodi vastavalt jooksja struktuurile, värava kujule ja survevalu osa struktuurile, mis on soodustav. plastifitseeriva efekti parandamiseks ja toote kvaliteedi parandamiseks, defektide vähendamiseks ja hallituse / masina eluea pikendamiseks.
Reguleerides survevalumasina õlirõhku, kruvi asendit ja kruvi kiirust mitmetasandilise programmi kaudu, võib see püüda parandada vormitud osade välimust, parandada vastavaid kokkutõmbumise, kõveruse ja jämeduse meetmeid ning vähendada survevalu. iga vormi iga survevaluosa suuruse ebatasasused. .
Reguleerides mitmetasandilise programmi kaudu survevalumasina õlirõhku, kruvi asendit ja kruvi kiirust, võib see püüda parandada vormitud osade välimust, parandada vastavaid kokkutõmbumise, kõveruse ja jämeduse meetmeid ning vähendada ebatasasusi. iga vormi iga survevaluosa suurusest. .
Vormi täitmise ja jahutamise etappide mõju toote kõverdumisele
Sissepritsesurve toimel täidetakse sula plastik vormiõõnsusse, jahutatakse ja tahkutakse õõnsuses, mis on survevalu võtmelüli. Selles protsessis seotakse omavahel temperatuur, rõhk ja kiirus, millel on suur mõju plastosade kvaliteedile ja tootmise efektiivsusele.
Kõrgemad rõhud ja voolukiirused tekitavad suuri nihkekiirusi, mis põhjustavad voolusuunaga paralleelsete ja sellega risti olevate molekulide orientatsiooni erinevusi, tekitades "külmutamise efekti". "Külmumisefekt" tekitab külmumispinge ja moodustab plastosa sisemise pinge. Temperatuuri mõju deformatsiooni deformatsioonile kajastub järgmistes aspektides.
A. Temperatuuride erinevus plastosade ülemise ja alumise pinna vahel põhjustab termilist pinget ja termilist deformatsiooni;
B. Temperatuuride erinevus plastosa erinevate alade vahel põhjustab erinevate piirkondade ebaühtlast kokkutõmbumist;
C. Erinevad temperatuuriseisundid mõjutavad plastosade kokkutõmbumist.
Vormi eemaldamise etapi mõju toote deformatsioonile
Plastosad on enamasti klaasjad polümeerid õõnsusest väljumise ja toatemperatuurini jahutamise käigus. Tasakaalustamata vormi eemaldamise jõud, väljatõmbemehhanismi ebastabiilne liikumine või vormist väljatõmbamise ebaõige väljatõmbeala võivad toodet kergesti deformeerida. Samal ajal vabaneb plastosas täitmis- ja jahutusfaasis külmunud pinge väliste piirangute kadumise tõttu deformatsioonina, mille tulemuseks on deformatsioon.
Tõeline 3D-lähenemine jääkpingete ja lõpliku kuju (kahanemine ja kõverdumine) arvutamiseks. Nad arvestasid pakkimisetapi mõju, jagasid toote kolmeks kihiks ning analüüsisid jääkpinget ja deformatsiooni kolmemõõtmelise võrgu abil. , pakutakse välja pakkimisfaasi järgse indutseeritud jääkpinge ja deformatsiooni numbriline simulatsioonimudel.
Jääkpinge arvutamisel kasutatakse termoviskoelastset mudelit (sh mahurelaksatsiooni). Lõplike elementide meetod põhineb tasapinnalistest elementidest koosneval kesta teoorial, mis sobib keeruka kujuga õhukeseseinaliste survevalutoodete jaoks.
pilt
Lahendus survevalutoodete kokkutõmbumise mõjule deformatsiooni deformatsioonile
Survevalutoodete kõveruse otsene põhjus on plastosade ebaühtlane kokkutõmbumine. Kui täitmisprotsessi ajal tekkiva kokkutõmbumise mõju vormi projekteerimisetapis ei võeta arvesse, erineb toote geomeetriline kuju oluliselt projekteerimisnõuetest ja tõsine deformatsioon põhjustab toote vanarauaks jätmise. Lisaks täitmisetapist põhjustatud deformatsioonile põhjustab temperatuuride erinevus vormi ülemise ja alumise seina vahel ka plastosa ülemise ja alumise pinna kokkutõmbumise erinevust, mille tulemuseks on deformatsioon.
Koolutuste analüüsi jaoks ei ole kokkutõmbumine ise oluline, kuid oluline on kokkutõmbumise erinevus. Survevalu protsessis on plasti kokkutõmbumiskiirus voolusuunas suurem kui vertikaalsuunas, kuna polümeeri molekulid paiknevad sula plasti survevalu etapis piki voolusuunda, mille tulemuseks on deformatsioon deformatsioon. survevalu osast. Üldiselt põhjustab ühtlane kokkutõmbumine ainult plastosade mahu muutusi ja ainult ebaühtlane kokkutõmbumine võib põhjustada deformatsiooni.
Kristallilise plasti kahanemiskiiruse erinevus voolusuunas ja vertikaalsuunas on suurem kui amorfsel plastil, samuti on selle kokkutõmbumiskiirus suurem kui amorfsel plastil. Kristalliliste plastide suure kokkutõmbumiskiiruse ja kokkutõmbumise anisotroopsuse superpositsioon viib selleni, et kristallilisel plastil on palju suurem kalduvus kõverduda kui amorfsel plastil.
Toote geomeetrilise kuju analüüsi põhjal valitud mitmeastmeline survevaluprotsess: kuna toote õõnsus on sügav ja sein õhuke, moodustab vormiõõnsus pika ja kitsa voolukanali ning sulatis peab voolama. selle osa väga kiiresti läbi Vastasel juhul on see lihtne jahtuda ja tahkuda, mis toob kaasa hallitusõõnsuse täitumise ohu, nii et siin tuleks seadistada kiire süstimine.
Kiire süstimine toob aga sulatisse palju kineetilist energiat. Kui sulam voolab põhja, tekitab see suure inertsiaalse löögi, mille tulemuseks on energiakadu ja ülevool. Sel ajal tuleb sulamist aeglustada ja täitmisrõhku vähendada. Säilitage nn hoidmisrõhku (sekundaarne rõhk, järelrõhk), et sulatis täiendaks sulatise kokkutõmbumist vormiõõnde enne värava tahkumist, mis seab nõuded mitmeastmelise sissepritse kiiruse ja surve jaoks. vormimisprotsess.
Lahendus toote kõverdumisele ja deformatsioonile, mis on tingitud jääksoojuspingest
Vedeliku pinna kiirus peaks olema konstantne. Kasutada tuleks kiiret süstimist, et vältida sulatise külmumist süstimise ajal. Laskekiiruse seadistus peaks võimaldama kiiret täitmist kriitilistes kohtades (nt jooksjad), samal ajal aeglustades vee sisselaskeava juures. Sissepritse kiirus peaks tagama, et vormiõõnsus on täidetud ja peatub koheselt, et vältida ületäitumist, välkumist ja jääkpingeid.
