Deformácia výrobkov vyrobených vstrekovaním
Deformácia je jednou z bežných chýb pri vstrekovaní plastových dielov s tenkou škrupinou, pretože zahŕňa presnú predpoveď deformácie deformácie a zákony deformácie deformácie vstrekovaných dielov rôznych materiálov a tvarov sa značne líšia. Keď miera deformácie presiahne prípustnú chybu, stane sa chybou tvarovania, ktorá následne ovplyvňuje montáž produktu.
Presná predpoveď deformácie deformácie veľkého počtu čoraz tenších častí (hrúbka steny menej ako 2 mm) je predpokladom efektívnej kontroly deformačných chýb. Analýza deformácie deformácie väčšinou využíva kvalitatívnu analýzu a opatrenia sa prijímajú z návrhu produktu, konštrukcie formy a podmienok procesu vstrekovania, aby sa čo najviac zabránilo veľkej deformácii deformácie.
Analýza príčin
Pleseň
Poloha, tvar a počet vrát vtoku vstrekovacej formy ovplyvní stav plnenia plastu v dutine formy, čo vedie k deformácii plastovej časti.
Čím väčšia je vzdialenosť toku, tým väčšie je vnútorné napätie spôsobené tokom a prívodom medzi zamrznutou vrstvou a strednou tokovou vrstvou; naopak, čím kratšia je vzdialenosť toku, tým kratší je čas toku od vtoku po koniec toku dielu a forma pri plnení zamrzne Hrúbka vrstvy sa stenčí, vnútorné napätie sa zníži a deformácia deformácia je tiež výrazne znížená. Ak sa použije len jeden stredový uzáver alebo jeden bočný uzáver, lisovaný plastový diel sa zdeformuje, pretože miera zmrštenia v smere priemeru je väčšia ako v obvodovom smere; ak sa namiesto toho použijú viaceré bodové brány, môže sa účinne zabrániť deformácii a deformácii.
Pri bodovom odlievaní na lisovanie má poloha a počet brán veľký vplyv na mieru deformácie plastových dielov aj z dôvodu anizotropie plastového zmršťovania. Pretože sa používa 30 percent PA6 vystuženého sklenenými vláknami, získa sa veľký vstrekovaný diel s hmotnosťou 4,95 kg, takže pozdĺž smeru prúdenia okolitých stien je veľa výstužných rebier, takže každá brána môže byť úplne vyvážená.
Okrem toho, použitie viacerých brán môže tiež skrátiť plastický prietokový pomer (L/t), takže hustota materiálu v dutine formy je rovnomernejšia a zmršťovanie je rovnomernejšie. Zároveň je možné pod malým vstrekovacím tlakom naplniť celý plastový diel. Nižší vstrekovací tlak môže znížiť tendenciu molekulárnej orientácie plastov a znížiť ich vnútorné napätie, čím sa zníži deformácia plastových dielov.
obrázok
Teplota formy: Teplota formy má veľký vplyv na vnútorný výkon a zjavnú kvalitu produktu. Teplota formy závisí od prítomnosti alebo neprítomnosti kryštalinity plastu, veľkosti a štruktúry produktu, výkonnostných požiadaviek a ďalších podmienok procesu (teplota taveniny, rýchlosť vstrekovania a vstrekovací tlak, formovací cyklus atď.)
Kontrola tlaku: Tlak v procese vstrekovania zahŕňa plastifikačný tlak a vstrekovací tlak a priamo ovplyvňuje plastifikáciu plastov a kvalitu produktu
Použitie experimentálnych metód na štúdium deformácie plastových výrobkov sa odráža najmä v štúdiu vplyvov vlastností materiálu, geometrie a veľkosti výrobku a podmienok procesu vstrekovania na deformáciu výrobkov. Bol navrhnutý veľký počet experimentov na získanie vplyvu geometrie brány, parametrov balenia (pridržiavacieho tlaku a doby zdržania) a elasticity formy na konečnú veľkosť produktu.
Ako polymérny základ sa použil PET a študovali sa charakteristiky deformácie rôznych materiálov a panelov s rôznou hrúbkou steny. Experimentálne bol študovaný vzťah medzi pomerom vystuženia 33 percent sklom vystuženého vlákna PA66 vstrekovaného kotúča, anizotropiou koeficientu lineárnej tepelnej rozťažnosti, hrúbkou produktu a deformáciou a po prvýkrát bol navrhnutý koncept indexu deformácie. . Študovali sa charakteristiky deformácie a vzťah medzi indexom deformácie, deformáciou a stavom orientácie vlákna a vzťah medzi výnosom a indexom deformácie.
Experimentálna metóda na štúdium deformácie deformácie je často obmedzená na špecifický geometrický tvar, špecifický materiál a podmienky procesu a nemôže plne zvážiť vplyv mnohých faktorov na deformáciu deformácie a nemôže predpovedať možné deformácie počas fázy návrhu produktu. Veľkosť deformácie. Pri skutočnom použití sú obmedzenia empirického vzorca tiež zrejmé, nielen ovplyvnené experimentálnymi podmienkami, ale súvisia aj s mnohými faktormi, ako je metóda spracovania experimentálnych údajov a podmienky aplikácie empirického vzorca a empirický vzorec. je vhodný len pre experimentálne podmienky. v blízkosti výrobného procesu.
obrázok
zmršťovať/skrúcať
Pretože deformácia deformácie súvisí s nerovnomerným zmršťovaním, vzťah medzi zmršťovaním a deformáciou produktu sa analyzuje štúdiom zmršťovacieho správania rôznych plastov za rôznych podmienok procesu. Na základe prietoku vstrekovaním, simulácie udržiavacieho tlaku a chladenia, prostredníctvom experimentov a metód lineárnej regresie, je navrhnutý model na predpovedanie zmršťovania výrobkov vyrobených vstrekovaním. Na základe predpovede zmrašťovania sa počíta deformácia výrobkov pomocou programov simulácie štrukturálnej analýzy.
Je ťažké získať výrobky s vysokou rozmerovou presnosťou s materiálmi s vysokou mierou zmrštenia. Aby sa dosiahla vysoká presnosť, mali by sa v maximálnej možnej miere používať amorfné živice a živice s konzistentným zmršťovaním vo všetkých smeroch. Pri mnohých materiáloch sa zmršťovanie produktu meria za podmienok zmeny prietoku, prídržného tlaku, času zdržania, teploty formy, času plnenia, hrúbky produktu a ďalších parametrov.
Podľa výsledkov testu sa zmršťovanie produktu delí na tri časti: objemové zmršťovanie, nerovnomerné zmršťovanie spôsobené orientáciou molekúl a nerovnomerné zmršťovanie spôsobené nevyváženým chladením. Metódy predpovede zmršťovania pre objemové zmršťovanie, kryštalický obsah, zadržiavanie formy, orientáciu plastov atď., využívajú výsledky analýzy prietoku a chladenia na predpovedanie napätia zmršťovania.
Dizajn chladiaceho systému
Počas procesu vstrekovania spôsobí nerovnomerná rýchlosť ochladzovania plastového dielu aj nerovnomerné zmršťovanie plastového dielu. Tento rozdiel v zmrštení povedie k vytvoreniu ohybového momentu a deformácii plastovej časti.
Ak je teplotný rozdiel medzi dutinou formy a jadrom použitým pri vstrekovaní plochých plastových dielov príliš veľký, tavenina v blízkosti povrchu dutiny studenej formy sa rýchlo ochladí, zatiaľ čo vrstva materiálu je blízko povrchu dutiny horúcej formy. sa bude naďalej zmršťovať, nerovnomerné zmrštenie bude deformovať plastovú časť. Preto by chladenie vstrekovacej formy malo venovať pozornosť teplotnej rovnováhe dutiny a jadra a teplotný rozdiel medzi nimi by nemal byť príliš veľký.
Okrem toho, že teplota na vnútornom a vonkajšom povrchu plastovej časti má tendenciu byť vyrovnaná, teplota na každej strane plastovej časti by sa mala považovať za konzistentnú, to znamená, že keď sa forma ochladí, skúste udržiavajte rovnomernú teplotu dutiny a jadra, aby bola rýchlosť chladenia plastovej časti vyvážená, takže zmršťovanie je všade rovnomernejšie a účinne zabraňuje deformácii. Preto je usporiadanie otvorov na chladiacu vodu na forme veľmi dôležité. Po určení vzdialenosti od steny rúry k povrchu dutiny by mala byť vzdialenosť medzi otvormi chladiacej vody čo najmenšia, aby sa zabezpečila rovnomerná teplota steny dutiny.
Súčasne, pretože teplota chladiaceho média sa zvyšuje so zvyšovaním dĺžky kanála chladiacej vody, dutina a jadro formy budú mať teplotný rozdiel pozdĺž vodného kanála. Preto sa vyžaduje, aby dĺžka vodného kanála každého chladiaceho okruhu bola menšia ako 2 m. Vo veľkých formách by malo byť zriadených niekoľko chladiacich okruhov a vstup jedného okruhu je umiestnený blízko výstupu druhého okruhu. Pre dlhé plastové diely by sa mal použiť chladiaci okruh na skrátenie dĺžky chladiaceho okruhu, to znamená na zníženie teplotného rozdielu formy, aby sa zabezpečilo rovnomerné chladenie plastových dielov.
Konštrukcia vyhadzovacieho systému priamo ovplyvňuje aj deformáciu plastovej časti. Ak je usporiadanie vyhadzovacieho systému nevyvážené, spôsobí to nerovnováhu vo vyhadzovacej sile a deformuje plastovú časť. Preto by sa mal pri navrhovaní vyhadzovacieho systému snažiť o vyváženie s odolnosťou proti odformovaniu.
Okrem toho by plocha prierezu tyče vyhadzovača nemala byť príliš malá, aby sa zabránilo deformácii plastového dielu v dôsledku nadmernej sily na jednotku plochy (najmä pri príliš vysokej teplote vyberania z formy). Vyhadzovací kolík by mal byť umiestnený čo najbližšie k dielu s najväčším odporom pri vyberaní z formy. Za predpokladu neovplyvnenia kvality plastových dielov (vrátane požiadaviek na použitie, rozmerovej presnosti a vzhľadu atď.) by sa malo nainštalovať čo najviac vyhadzovacích kolíkov, aby sa znížila celková deformácia plastových dielov.
obrázok
Keď sa mäkký plast používa na výrobu veľkých hlbokých dutín a tenkostenných plastových dielov, v dôsledku vysokej odolnosti voči vyberaniu z formy a mäkkého materiálu, ak sa úplne použije jediný spôsob mechanického vyhadzovania, plastové diely sa zdeformujú alebo dokonca pretlačia. Alebo bude plastový diel zošrotovaný kvôli skladaniu. Lepšie bude použiť viaczložkovú kombináciu alebo kombináciu plynového (hydraulického) tlaku a mechanického vyhadzovania.
Vplyv zvyškového tepelného napätia na deformáciu a deformáciu výrobkov
V procese vstrekovania je zvyškové tepelné napätie dôležitým faktorom, ktorý spôsobuje deformáciu a deformáciu a má väčší vplyv na kvalitu výrobkov vyrobených vstrekovaním. Keďže vplyv zvyškového tepelného napätia na deformáciu produktu je veľmi zložitý, konštruktéri foriem ho môžu analyzovať a predpovedať pomocou softvéru CAE pre vstrekovanie.
Počas procesu formovania taveniny plastu je v dôsledku nerovnomernej orientácie a zmršťovania vnútorné napätie nerovnomerné, takže po uvoľnení výrobku z formy sa pôsobením nerovnomerného vnútorného napätia bude deformovať a deformovať. Preto mnohí vedci analyzujú a vypočítavajú vnútorné napätie a deformáciu výrobkov z pohľadu mechaniky. V niektorých zahraničných literatúrach sa deformácia považuje za spôsobenú zvyškovým napätím spôsobeným nerovnomerným zmršťovaním.
V štádiu chladenia vstrekovaním, keď je teplota vyššia ako teplota skleného prechodu, je plast viskoelastická tekutina sprevádzaná relaxáciou napätia: keď je teplota nižšia ako teplota skleného prechodu, plast sa stáva tuhým. Tento fázový prechod kvapalina-tuhá látka a relaxácia napätia plastov počas chladenia má veľký vplyv na presnú predpoveď zvyškového napätia a zvyškovej deformácie výrobkov.
Fázový prechod a správanie plastov pri uvoľňovaní napätia z kvapaliny na pevnú látku počas chladiacej fázy. Pre nevytvrdenú oblasť plast vykazuje viskózne správanie, ktoré je opísané modelom viskóznej tekutiny; pre vytvrdenú oblasť plast vykazuje viskoelastické správanie, ktoré je popísané štandardným lineárnym pevným modelom s použitím viskoelastického modelu fázového prechodu a dvojrozmernej metódy konečných prvkov na predpovedanie tepelných zvyškových napätí a zodpovedajúcich deformácií deformácie.
obrázok
Vplyv plastifikačného štádia na deformáciu deformácie produktu
V plastifikačnej fáze sa sklenené častice prevedú do viskózneho tekutého stavu, aby poskytli taveninu potrebnú na plnenie formy. V tomto procese teplotný rozdiel polyméru v axiálnom smere a radiálnom smere (vzhľadom na skrutku) spôsobí napätie v plaste; okrem toho vstrekovací tlak, rýchlosť a ďalšie parametre vstrekovacieho stroja výrazne ovplyvnia stupeň molekulárnej orientácie počas plnenia. , čo spôsobuje deformáciu deformácie.
Použite nízku rýchlosť na začiatku vstrekovania, vysokú rýchlosť pri plnení dutiny formy a nízku rýchlosť vstrekovania, keď sa plnenie blíži ku koncu. Ovládaním a nastavením rýchlosti vstrekovania je možné predchádzať a zlepšovať rôzne nežiaduce javy, ako sú otrepy, stopy po spreji, strieborné pruhy alebo stopy po vypálení.
Viacstupňový program riadenia vstrekovania môže primerane nastaviť viacstupňový vstrekovací tlak, rýchlosť vstrekovania, prídržný tlak a spôsob tavenia podľa štruktúry bežca, tvaru brány a štruktúry vstrekovaného dielu, čo je priaznivé. na zlepšenie plastifikačného účinku a zlepšenie kvality produktu, zníženie chybovosti a predĺženie životnosti formy/stroja.
Riadením tlaku oleja, polohy skrutky a rýchlosti skrutky vstrekovacieho stroja prostredníctvom viacúrovňového programu sa môže snažiť zlepšiť vzhľad lisovaných dielov, zlepšiť zodpovedajúce opatrenia na zmršťovanie, deformáciu a otrepy a znížiť nerovnomernosť veľkosti každej vstrekovanej časti každej formy. .
Riadením tlaku oleja, polohy skrutky a rýchlosti skrutky vstrekovacieho stroja prostredníctvom viacúrovňového programu sa môže snažiť zlepšiť vzhľad lisovaných dielov, zlepšiť zodpovedajúce opatrenia na zmršťovanie, deformácie a otrepy a znížiť nerovnosti. veľkosti každej vstrekovanej časti každej formy. .
Vplyv fázy plnenia formy a chladenia na deformáciu produktu
Pôsobením vstrekovacieho tlaku sa roztavený plast naplní do dutiny formy, ochladí sa a stuhne v dutine, čo je kľúčovým článkom vstrekovania. V tomto procese sa teplota, tlak a rýchlosť navzájom spájajú, čo má veľký vplyv na kvalitu a efektivitu výroby plastových dielov.
Vyššie tlaky a rýchlosti prúdenia vytvárajú vysoké šmykové rýchlosti, ktoré spôsobujú rozdiely v orientácii molekúl rovnobežne so smerom prúdenia a kolmo naň, čo vytvára „efekt mrazenia“. "Efekt mrazu" spôsobí namáhanie mrazom a vytvorí vnútorné napätie plastovej časti. Vplyv teploty na deformáciu deformácie sa odráža v nasledujúcich aspektoch.
A. Teplotný rozdiel medzi horným a spodným povrchom plastových dielov spôsobí tepelné namáhanie a tepelnú deformáciu;
B. Teplotný rozdiel medzi rôznymi oblasťami plastovej časti spôsobí nerovnomerné zmrštenie medzi rôznymi oblasťami;
C. Rôzne teplotné stavy ovplyvnia zmršťovanie plastových dielov.
Vplyv fázy vyberania z formy na deformáciu produktu
Plastové diely sú väčšinou sklovité polyméry počas procesu opustenia dutiny a ochladzovania na izbovú teplotu. Nevyvážená sila pri vyberaní z formy, nestabilný pohyb vyhadzovacieho mechanizmu alebo nevhodná oblasť vyhadzovania odformovania môže produkt ľahko zdeformovať. Súčasne dôjde k uvoľneniu napätia zmrazeného v plastovej časti počas fázy plnenia a chladenia vo forme deformácie v dôsledku straty vonkajších obmedzení, čo vedie k deformácii deformácie.
Skutočný 3D prístup na výpočet zvyškových napätí a konečného tvaru (zmršťovanie a deformácia). Zvážili vplyv fázy balenia, rozdelili produkt do troch vrstiev a analyzovali zvyškové napätie a deformáciu pomocou trojrozmernej siete. , je navrhnutý numerický simulačný model pre indukované zvyškové napätie a deformáciu po fáze balenia.
Pri výpočte zvyškového napätia sa používa termoviskoelastický model (vrátane objemovej relaxácie). Metóda konečných prvkov, ktorú používa, je založená na teórii škrupiny zloženej z rovinných prvkov, ktorá je vhodná pre tenkostenné vstrekované výrobky so zložitými tvarmi.
obrázok
Riešenie vplyvu zmršťovania výrobkov vyrobených vstrekovaním na deformáciu deformácie
Priamou príčinou deformácie výrobkov vyrobených vstrekovaním je nerovnomerné zmršťovanie plastových dielov. Ak sa vplyv zmrštenia počas procesu plnenia nezohľadňuje vo fáze návrhu formy, geometrický tvar výrobku sa bude značne líšiť od konštrukčných požiadaviek a silná deformácia spôsobí zošrotovanie výrobku. Okrem deformácie spôsobenej fázou plnenia spôsobí teplotný rozdiel medzi hornou a spodnou stenou formy aj rozdiel v zmrštení medzi horným a spodným povrchom plastového dielu, čo má za následok deformáciu deformácie.
Pre analýzu deformácie nie je dôležité samotné zmrštenie, ale dôležitý je rozdiel v zmrštení. V procese vstrekovania je rýchlosť zmrštenia plastu v smere toku väčšia ako vo vertikálnom smere v dôsledku usporiadania molekúl polyméru pozdĺž smeru toku počas fázy vstrekovania roztaveného plastu, čo vedie k deformácii deformácie vstrekovaného dielu. Všeobecne platí, že rovnomerné zmrštenie spôsobuje iba zmeny objemu plastových dielov a iba nerovnomerné zmršťovanie môže spôsobiť deformáciu deformácie.
Rozdiel medzi rýchlosťou zmrštenia kryštalických plastov v smere toku a vo vertikálnom smere je väčší ako u amorfných plastov a aj rýchlosť ich zmrštenia je väčšia ako u amorfných plastov. Superpozícia veľkej rýchlosti zmrštenia kryštalických plastov a anizotropie zmršťovania vedie k tomu, že kryštalické plasty majú oveľa väčšiu tendenciu k deformácii ako amorfné plasty.
Viacstupňový proces vstrekovania vybraný na základe analýzy geometrického tvaru produktu: pretože dutina produktu je hlboká a stena je tenká, dutina formy tvorí dlhý a úzky prietokový kanál a tavenina musí prúdiť cez túto časť veľmi rýchlo Inak sa ľahko ochladí a stuhne, čo povedie k nebezpečenstvu vyplnenia dutiny formy, preto tu treba nastaviť vysokorýchlostné vstrekovanie.
Vysokorýchlostné vstrekovanie však prinesie do taveniny veľa kinetickej energie. Keď tavenina tečie ku dnu, spôsobí veľký zotrvačný náraz, čo vedie k strate energie a pretečeniu. V tomto čase je potrebné taveninu spomaliť a znížiť plniaci tlak. Udržujte takzvaný prídržný tlak (sekundárny tlak, následný tlak), aby tavenina doplnila zmršťovanie taveniny do dutiny formy pred stuhnutím brány, čo kladie požiadavky na rýchlosť viacstupňového vstrekovania a tlak na vstrekovanie. proces formovania.
Riešenie deformácie a deformácie produktu v dôsledku zvyškového tepelného napätia
Rýchlosť povrchu tekutiny by mala byť konštantná. Je potrebné použiť rýchle vstrekovanie, aby sa zabránilo zamrznutiu taveniny počas procesu vstrekovania. Nastavenie rýchlosti výstrelu by malo umožňovať rýchle naplnenie kritických oblastí (ako sú bežce) a zároveň spomaliť na prívode vody. Rýchlosť vstrekovania by mala zabezpečiť vyplnenie dutiny formy a okamžité zastavenie, aby sa zabránilo preplneniu, vzplanutiu a zvyškovému napätiu.
