דפורמציה של מוצרים יצוקים בהזרקה
דפורמציה היא אחד הפגמים הנפוצים בהזרקה של חלקי פלסטיק בעלי מעטפת דקה, מכיוון שהוא כרוך בחיזוי מדויק של עיוות עיוות, וחוקי עיוות עיוות של חלקים בהזרקה מחומרים וצורות שונות משתנים מאוד. כאשר כמות העיוות עולה על השגיאה המותרת, היא הופכת לפגם שנוצר, אשר בתורו משפיע על הרכבת המוצר.
חיזוי מדויק של עיוות עיוות של מספר רב של חלקים בעלי קירות דקים יותר ויותר (עובי דופן פחות מ-2 מ"מ) הוא תנאי מוקדם לבקרה יעילה של פגמי עיוות. ניתוח דפורמציה של עיוות מאמץ בעיקר ניתוח איכותי, ואמצעים ננקטים מתכנון המוצר, עיצוב התבניות ותנאי תהליך ההזרקה כדי למנוע עיוות עיוות גדול ככל האפשר.
ניתוח סיבה
עובש
המיקום, הצורה ומספר השערים של שער תבנית ההזרקה ישפיעו על מצב המילוי של הפלסטיק בחלל התבנית, וכתוצאה מכך עיוות של חלק הפלסטיק.
ככל שמרחק הזרימה ארוך יותר, כך גדל הלחץ הפנימי הנגרם מהזרימה וההזנה בין השכבה הקפואה לשכבת הזרימה המרכזית; להיפך, ככל שמרחק הזרימה קצר יותר, זמן הזרימה מהשער לקצה הזרימה של החלק קצר יותר, והעובש יקפא בעת המילוי. דפורמציה גם מופחתת מאוד. אם נעשה שימוש רק בשער מרכזי אחד או שער צד אחד, חלק הפלסטיק היצוק יתעוות מכיוון שקצב ההתכווצות בכיוון הקוטר גדול מזה בכיוון ההיקפי; אם משתמשים במספר שערים נקודתיים במקום זאת, ניתן למנוע עיוות ועיוות ביעילות.
כאשר משתמשים ביציקה נקודתית ליציקה, גם בשל האנזיטרופיה של הצטמקות פלסטית, למיקום ולמספר השערים יש השפעה רבה על מידת העיוות של חלקי פלסטיק. מכיוון שמשתמשים ב-30 אחוז PA6 מחוזק בסיבי זכוכית, המתקבל הוא חלק גדול בהזרקה במשקל של 4.95 ק"ג, כך שישנן צלעות חיזוק רבות לאורך כיוון הזרימה של הקירות שמסביב, כך שניתן יהיה לאזן כל שער במלואו.
בנוסף, שימוש במספר שערים יכול גם לקצר את יחס הזרימה הפלסטית (L/t), כך שצפיפות החומרים בחלל העובש אחידה יותר וההתכווצות אחידה יותר. במקביל, ניתן למלא את כל חלק הפלסטיק בלחץ הזרקה קטן. לחץ ההזרקה הנמוך יותר יכול להפחית את נטיית ההתמצאות המולקולרית של פלסטיק ולהפחית את הלחץ הפנימי שלו, ובכך להפחית את העיוות של חלקי פלסטיק.
תְמוּנָה
טמפרטורת העובש: לטמפרטורת העובש יש השפעה רבה על הביצועים הפנימיים והאיכות הנראית לעין של המוצר. טמפרטורת התבנית תלויה בנוכחות או בהיעדר גבישיות פלסטית, בגודל ובמבנה המוצר, בדרישות הביצועים ובתנאי תהליך אחרים (טמפרטורת התכה, מהירות הזרקה ולחץ הזרקה, מחזור יציקה וכו').
בקרת לחץ: הלחץ בתהליך ההזרקה כולל לחץ פלסטיק ולחץ הזרקה, ומשפיע ישירות על פלסטיקה ואיכות המוצר
השימוש בשיטות ניסיוניות לחקר העיוות של מוצרי פלסטיק בא לידי ביטוי בעיקר בחקר ההשפעות של תכונות החומר, גיאומטריה וגודל המוצר, ותנאי תהליך הזרקה על עיוות המוצר. מספר רב של ניסויים תוכננו כדי לקבל את השפעת גיאומטריית השער, פרמטרי אריזה (לחץ החזקה וזמן החזקה) וגמישות העובש על הגודל הסופי של המוצר.
PET שימש כבסיס הפולימר, ונבדקו מאפייני העיוות של חומרים שונים ולוחות בעובי דופן שונה. הקשר בין יחס החיזוק של 33 אחוז דיסק יצוק סיבי PA66 מחוזק בזכוכית, האניזוטרופיה של מקדם ההתפשטות התרמית ליניארי, עובי המוצר והעיוות נחקר בניסוי, והמושג של אינדקס עיוות הוצע לראשונה . מאפייני העיוות, והקשר בין אינדקס עיוות, עיוות ומצב אוריינטציה של סיבים, והקשר בין תשואה לאינדקס עיוות נחקרו.
השיטה הניסיונית לחקר עיוות עיוות מוגבלת לרוב לצורה גיאומטרית ספציפית, חומר ותנאי תהליך ספציפיים, ואינה יכולה לשקול במלואה את ההשפעה של גורמים רבים על עיוות עיוות, ולא יכולה לחזות עיוות אפשרי בשלב תכנון המוצר. גודל העיוות. בשימוש בפועל, גם המגבלות של הנוסחה האמפירית ברורות, לא רק מושפעות מתנאי הניסוי, אלא גם קשורות לגורמים רבים כמו שיטת העיבוד של נתוני הניסוי ותנאי היישום של הנוסחה האמפירית, ונוסחה אמפירית. מתאים רק לתנאי הניסוי. קרוב לתהליך הייצור.
תְמוּנָה
לכווץ/עיוות
מכיוון שעיוות עיוות קשור להתכווצות לא אחידה, הקשר בין התכווצות לעיוות המוצר מנותח על ידי לימוד התנהגות ההתכווצות של פלסטיקים שונים בתנאי תהליך שונים. על בסיס זרימת הזרקה, הדמיית החזקה בלחץ וקירור, באמצעות ניסויים ושיטות רגרסיה ליניארית, מוצע מודל לחיזוי הצטמקות של מוצרים יצוקים בהזרקה. על בסיס חיזוי הצטמקות, העיוות של מוצרים מחושב באמצעות תוכניות הדמיית ניתוח מבני.
קשה להשיג מוצרים בעלי דיוק ממדי גבוה עם חומרים בעלי קצב התכווצות גבוה. כדי לשאוף לדיוק גבוה, יש להשתמש ככל האפשר בשרף אמורפי ושרף עם הצטמקות עקבית לכל הכיוונים. עבור חומרים רבים, כיווץ המוצר נמדד בתנאים של שינוי קצב הזרימה, לחץ החזקה, זמן החזקה, טמפרטורת התבנית, זמן המילוי, עובי המוצר ופרמטרים נוספים.
על פי תוצאות הבדיקה, ההתכווצות של המוצר מתחלקת לשלושה חלקים: הצטמקות נפח, הצטמקות לא אחידה הנגרמת מכיוון מולקולרי וכיווץ לא אחיד הנגרמת מקירור לא מאוזן. שיטות חיזוי הצטמקות להתכווצות נפח, תוכן גבישי, כליאה של עובש, כיוון פלסטי וכו', משתמשות בתוצאות ניתוח זרימה וקירור כדי לחזות מתח הצטמקות.
עיצוב מערכת קירור
במהלך תהליך ההזרקה, קצב הקירור הלא אחיד של חלק הפלסטיק יגרום גם להתכווצות לא אחידה של חלק הפלסטיק. הבדל זה בהתכווצות יוביל ליצירת מומנט כיפוף ועיוות של חלק הפלסטיק.
אם הפרש הטמפרטורה בין חלל התבנית לליבה המשמשים בהזרקה של חלקי פלסטיק שטוחים גדול מדי, ההיתוך קרוב לפני השטח של חלל התבנית הקר תתקרר במהירות, בעוד שכבת החומר קרובה לפני השטח של חלל התבנית החמה. ימשיך להתכווץ, הכיווץ הלא אחיד יעוות את חלק הפלסטיק. לכן, הקירור של תבנית ההזרקה צריך לשים לב לאיזון הטמפרטורה של החלל והליבה, והפרש הטמפרטורה בין השניים לא צריך להיות גדול מדי.
בנוסף להתחשבות בכך שהטמפרטורה על המשטח הפנימי והחיצוני של חלק הפלסטיק נוטה להיות מאוזנת, יש להתייחס לטמפרטורה בכל צד של חלק הפלסטיק כעקבית, כלומר, כאשר התבנית מתקררת, לנסות לשמור על טמפרטורת החלל והליבה אחידה לאורך כל הדרך, כך שמהירות הקירור של חלק הפלסטיק מאוזנת, כך שההתכווצות אחידה יותר בכל מקום, ולמעשה מונעת דפורמציה. לכן יש חשיבות רבה לסידור חורי מי הקירור על התבנית. לאחר קביעת המרחק מדופן הצינור לפני השטח של החלל, המרחק בין חורי מי הקירור צריך להיות קטן ככל האפשר כדי להבטיח שהטמפרטורה של דופן החלל תהיה אחידה.
יחד עם זאת, מכיוון שטמפרטורת מצע הקירור עולה עם התרחבות אורך תעלת מי הקירור, לחלל וליבה של התבנית יהיה הפרש טמפרטורה לאורך תעלת המים. לכן, אורך תעלת המים של כל מעגל קירור נדרש להיות פחות מ-2 מטר. יש להקים מספר מעגלי קירור בתבניות גדולות, והכניסה של מעגל אחד ממוקמת ליד השקע של המעגל השני. עבור חלקי פלסטיק ארוכים, יש להשתמש במעגל קירור כדי להקטין את אורך מעגל הקירור, כלומר להקטין את הפרש הטמפרטורה של התבנית, על מנת להבטיח קירור אחיד של חלקי הפלסטיק.
העיצוב של מערכת הפליטה משפיע ישירות על העיוות של חלק הפלסטיק. אם פריסת מערכת הפליטה לא מאוזנת, הדבר יגרום לחוסר איזון בכוח הפליטה ועיוות חלק הפלסטיק. לכן, בעת תכנון מערכת הפליטה, עליה לשאוף להתאזן עם ההתנגדות להורדת התבנית.
בנוסף, שטח החתך של מוט המפלט לא צריך להיות קטן מדי כדי למנוע עיוות של חלק הפלסטיק עקב כוח מופרז ליחידת שטח (במיוחד כאשר טמפרטורת הפירוק גבוהה מדי). יש לסדר את סיכת המפלט קרוב ככל האפשר לחלק בעל ההתנגדות הגדולה ביותר להורדה. בהנחה של אי פגיעה באיכות חלקי פלסטיק (כולל דרישות שימוש, דיוק ממדי ומראה וכו'), יש להתקין פיני מפלט רבים ככל האפשר כדי להפחית את העיוות הכולל של חלקי פלסטיק.
תְמוּנָה
כאשר משתמשים בפלסטיק רך לייצור חללים גדולים ועמוקים וחלקי פלסטיק דקים, בשל ההתנגדות הגבוהה להפרקת התבנית והחומר הרך, אם מאמצים לחלוטין שיטת פליטה מכנית אחת, חלקי הפלסטיק יעוותו או אפילו יידחקו דרכם. או שחלק הפלסטיק ייגרט עקב קיפול. עדיף להשתמש בשילוב רב רכיבים או שילוב של לחץ גז (הידראולי) ופליט מכני.
השפעת מתח תרמי שיורי על עיוות ועיוות של מוצרים
בתהליך ההזרקה, לחץ תרמי שיורי הוא גורם חשוב הגורם לעיוות ועיוות, ויש לו השפעה רבה יותר על איכות המוצרים המוזרקים. מכיוון שהשפעת הלחץ התרמי השיורי על עיוות המוצר מורכבת מאוד, מעצבי תבניות יכולים לנתח ולחזות זאת בעזרת תוכנת CAE להזרקה.
במהלך תהליך היציקה של התכת הפלסטיק, עקב הכיוון וההתכווצות הלא אחידה, הלחץ הפנימי אינו אחיד, כך שלאחר שחרור המוצר מהתבנית, הוא יתעוות ויתעוות בפעולה של לחץ פנימי לא אחיד. לכן, חוקרים רבים מנתחים ומחשבים את הלחץ והעיוות הפנימיים של מוצרים מנקודת המבט של המכניקה. בספרות זרה מסוימות, העיוות נחשב כנגרם כתוצאה מלחץ שיורי הנוצר כתוצאה מהתכווצות לא אחידה.
בשלב הקירור של הזרקה, כאשר הטמפרטורה גבוהה מטמפרטורת מעבר הזכוכית, הפלסטיק הוא נוזל ויסקו אלסטי, המלווה בהרפיית מתח: כאשר הטמפרטורה נמוכה מטמפרטורת מעבר הזכוכית, הפלסטיק הופך למוצק. למעבר שלב נוזלי-מוצק ולהרפיית מתח של פלסטיק במהלך הקירור יש השפעה רבה על חיזוי מדויק של מתח שיורי ועיוות שיורי של מוצרים.
מעבר הפאזות והתנהגות הרפיית המתח של פלסטיק מנוזל למוצק במהלך שלב הקירור. עבור האזור הלא נרפא, הפלסטיק מפגין התנהגות צמיגה, המתוארת על ידי מודל של נוזל צמיג; עבור השטח הנרפא, הפלסטיק מפגין התנהגות ויסקו-אלסטית, המתוארת על ידי מודל מוצק ליניארי סטנדרטי, תוך שימוש במודל מעבר פאזה ויסקו-אלסטי ושיטת אלמנטים סופיים דו-ממדיים כדי לחזות מתחים שיוריים תרמיים ועיוותי עיוות תואמים.
תְמוּנָה
השפעת שלב הפלסטיקה על עיוות המוצר
בשלב הפלסטיקה, חלקיקי הזכוכית הופכים למצב נוזלי צמיג כדי לספק את ההיתוך הנדרש למילוי התבנית. בתהליך זה, הפרש הטמפרטורה של הפולימר בכיוון הצירי ובכיוון הרדיאלי (ביחס לבורג) יגרום ללחץ בפלסטיק; בנוסף, לחץ ההזרקה, המהירות ופרמטרים נוספים של מכונת ההזרקה ישפיעו מאוד על מידת הכיוון המולקולרי במהלך המילוי. , הגורם לעיוות עיוות.
השתמש במהירות נמוכה בתחילת ההזרקה, במהירות גבוהה בעת מילוי חלל התבנית, והזרקה במהירות נמוכה כאשר המילוי קרוב לסוף. באמצעות שליטה והתאמה של מהירות ההזרקה, ניתן למנוע ולשפר תופעות לא רצויות שונות כמו כתמים, סימני התזה, סורגים מכסף או סימני צריבה.
תוכנית בקרת ההזרקה הרב-שלבית יכולה להגדיר באופן סביר את לחץ ההזרקה הרב-שלבי, מהירות ההזרקה, לחץ ההחזקה ושיטת ההיתוך בהתאם למבנה הרץ, צורת השער ומבנה החלק המעוצב בהזרקה, וזה תורם לשיפור אפקט הפלסטיק ושיפור איכות המוצר, להפחית את שיעור הפגמים ולהאריך את חיי העובש/מכונה.
על ידי שליטה בלחץ השמן, מיקום הבורג ומהירות הבורג של מכונת ההזרקה באמצעות תוכנית רב-שכבתית, היא יכולה לשאוף לשפר את המראה של החלקים המעוצבים, לשפר את האמצעים המתאימים להתכווצות, עיוות וקמט, ולהפחית את אי אחידות בגודל של כל חלק יצוק בהזרקה של כל תבנית. .
על ידי שליטה בלחץ השמן, מיקום הבורג ומהירות ההברגה של מכונת ההזרקה באמצעות תוכנית רב-מפלסית, היא יכולה לשאוף לשפר את המראה של החלקים המעוצבים, לשפר את האמצעים המתאימים להתכווצות, עיוות וקמט, ולהפחית את חוסר האחידות מהגודל של כל חלק יצוק בהזרקה של כל תבנית. .
השפעת שלבי מילוי וקירור העובש על עיוות המוצר
בפעולת לחץ ההזרקה, הפלסטיק המותך ממולא לתוך חלל התבנית, מקורר ומתמצק בחלל, שהוא החוליה המרכזית של הזרקה. בתהליך זה, טמפרטורה, לחץ ומהירות מחוברים זה לזה, מה שיש לו השפעה רבה על איכות ויעילות הייצור של חלקי פלסטיק.
לחצים ומהירויות זרימה גבוהות יותר מייצרים קצבי גזירה גבוהים, הגורמים להבדלים בכיוון של מולקולות מקבילות ומאונכות לכיוון הזרימה, ויוצרים "אפקט הקפאה". "אפקט ההקפאה" יגרום ללחץ הקפאה ויהווה את הלחץ הפנימי של חלק הפלסטיק. השפעת הטמפרטורה על עיוות עיוות באה לידי ביטוי בהיבטים הבאים.
א. הפרש הטמפרטורה בין המשטח העליון והתחתון של חלקי פלסטיק יגרום ללחץ תרמי ועיוות תרמי;
ב.הפרש הטמפרטורה בין אזורים שונים של חלק הפלסטיק יגרום להתכווצות לא אחידה בין אזורים שונים;
ג. מצבי טמפרטורה שונים ישפיעו על התכווצות חלקי פלסטיק.
השפעת שלב הסרת התבנית על עיוות התעוות של המוצר
חלקי פלסטיק הם לרוב פולימרים זכוכיתיים במהלך תהליך היציאה מהחלל והקירור לטמפרטורת החדר. כוח פירוק לא מאוזן, תנועה לא יציבה של מנגנון הפליטה או אזור פליטה לא תקין של הפירוק עלולים לעוות בקלות את המוצר. במקביל, הלחץ הקפוא בחלק הפלסטי בשלבי המילוי והקירור ישתחרר בצורה של דפורמציה עקב אובדן אילוצים חיצוניים, וכתוצאה מכך עיוות עיוות.
גישת תלת מימד אמיתית לחישוב מתחים שיוריים וצורה סופית (התכווצות והתעוותות). הם שקלו את ההשפעה של שלב האריזה, חילקו את המוצר לשלוש שכבות, וניתחו את הלחץ והעיוות השיורי על ידי רשת תלת מימדית. , מוצע מודל סימולציה מספרי ללחץ השיורי והעיוות המושרה לאחר שלב האריזה.
בעת חישוב המתח השיורי, נעשה שימוש במודל thermoviscoelastic (כולל הרפיית נפח). שיטת האלמנטים הסופיים שהיא נוקטת מבוססת על תורת המעטפת המורכבת מאלמנטים מישוריים, המתאימה למוצרים יצוקים בהזרקה דקים בעלי צורות מורכבות.
תְמוּנָה
הפתרון להשפעת הצטמקות של מוצרים יצוקים בהזרקה על עיוות עיוות
הגורם הישיר לעיוות של מוצרים יצוקים בהזרקה הוא הצטמקות לא אחידה של חלקי פלסטיק. אם השפעת ההתכווצות בתהליך המילוי אינה נחשבת בשלב תכנון התבנית, הצורה הגיאומטרית של המוצר תהיה שונה מאוד מדרישות התכנון, ועיוות חמור יגרום לגריטה של המוצר. בנוסף לעיוות הנגרם משלב המילוי, הפרש הטמפרטורות בין הדפנות העליונות והתחתונות של התבנית יגרום גם להבדל ההתכווצות בין המשטח העליון והתחתון של חלק הפלסטיק, וכתוצאה מכך לעיוות.
עבור ניתוח עיוות, הצטמקות עצמה אינה חשובה, אך ההבדל בהתכווצות חשוב. בתהליך ההזרקה, קצב הכיווץ של הפלסטיק בכיוון הזרימה גדול מזה בכיוון האנכי עקב סידור מולקולות הפולימר לאורך כיוון הזרימה בשלב ההזרקה של הפלסטיק המותך, וכתוצאה מכך עיוות עיוות של החלק המעוצב בהזרקה. בדרך כלל, התכווצות אחידה גורמת רק לשינויים בנפח חלקי הפלסטיק, ורק כיווץ לא אחיד עלול לגרום לעיוות עיוות.
ההבדל בין קצב ההתכווצות של פלסטיק גבישי בכיוון הזרימה לכיוון האנכי גדול מזה של פלסטיק אמורפי, וקצב ההתכווצות שלו גדול גם מזה של פלסטיק אמורפי. הסופרפוזיציה של קצב ההתכווצות הגדול של פלסטיק גבישי והאניזוטרופיה של הצטמקות מובילה לכך שלפלסטיק קריסטלי יש נטייה הרבה יותר להתעוות מאשר לפלסטיק אמורפי.
תהליך ההזרקה הרב-שלבי שנבחר על סמך ניתוח הצורה הגיאומטרית של המוצר: מכיוון שחלל המוצר עמוק והדופן דק, חלל התבנית יוצר תעלת זרימה ארוכה וצרה, וההמסה חייבת לזרום. דרך החלק הזה מהר מאוד אחרת, קל לקרר ולהתמצק, מה שיוביל לסכנה של מילוי חלל העובש, ולכן יש להגדיר כאן הזרקה במהירות גבוהה.
עם זאת, הזרקה במהירות גבוהה תביא הרבה אנרגיה קינטית להמסה. כאשר ההמסה זורמת לתחתית, היא תיצור פגיעה אינרציאלית גדולה, שתגרום לאובדן אנרגיה והצפה. בשלב זה יש להאט את ההיתוך ולהפחית את לחץ המילוי. שמור על מה שנקרא לחץ החזקה (לחץ משני, לחץ המשך) כדי להפוך את ההיתוך להשלים את כיווץ ההיתוך לתוך חלל התבנית לפני שהשער מתמצק, מה שמציב דרישות למהירות הזרקה רב-שלבית וללחץ על ההזרקה תהליך דפוס.
פתרון לעיוות ועיוות המוצר כתוצאה מלחץ תרמי שיורי
מהירות משטח הנוזל צריכה להיות קבועה. יש להשתמש בהזרקה מהירה כדי למנוע מההמסה לקפוא במהלך תהליך ההזרקה. הגדרת מהירות הזריקה צריכה לאפשר מילוי מהיר באזורים קריטיים (כגון רצים) תוך האטה בכניסת המים. מהירות ההזרקה צריכה להבטיח שחלל התבנית יתמלא וייעצר מיד כדי למנוע מילוי יתר, הבזק ולחץ שיורי.
