PRZETWÓRSTWO TWORZYW SZTUCZNYCH
Systemy CAE w projektowaniu przetwórstwa tworzyw sztucznych - wpływ parametrów wtryskiwania na jakość formowanych wyprasek.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie symulacji komputerowej procesu formowania wtryskowego z wykorzystaniem komercyjnego oprogramowania Moldflow. Analiza wyników symulacji pozwoli lepiej zrozumieć zjawiska zachodzące w kanałach i gnieździe formy wtryskowej podczas przetwórstwa. Pozwoli także ocenić wpływ parametrów wtryskiwania na jakość formowanych kształtek (wyprasek) wtryskowych.

Techniki symulacji procesu wtryskiwania

Do programów przeznaczonych do symulacji wtryskiwania należy np. program Moldflow. Symulacje przepływu tworzywa w gnieździe i kanałach doprowadzających wykonywane są w oparciu o metodę elementów skończonych a obliczenia związane z wymianą ciepła - o metodę różnic skończonych. Program oferuje 3 rodzaje technik dyskretyzacji (podziału modelu na elementy skończone) i symulacji modeli wypraski tj.:

Technika powierzchni środkowej (ang. Midplane)

Technika powłoki (ang. Dual Domain)

Technika modelu 3D

Kolejne etapy w symulacji procesu formowania wtryskowego to:

1. Import geometrii gniazda formy

2. Dyskretyzacja modelu gniazda formy,

3. Dobór tworzywa sztucznego

4. Ustalenie optymalnego punktu wtryskiwania

5. Budowa układu zasilania wypraski,

6. Projektowanie układu chłodzenia wypraski

7. Projektowanie bloku matrycy i stempla dla wymiany ciepła

8. Wybór typu analizy (np. faza wtrysku + faza docisku)

9. Ustalenie okna przetwórstwa procesu - ustalenie warunków brzegowych procesu wtryskiwania (wstępne ciśnienia, temperatury, czasy)

10. Przeprowadzenie obliczeń

11. Analiza wyników w postprocesorze programu

12. Generowanie raportów z analizy

Parametry niezmienne: Tformy, Twtrysku, [^oC]	Konfiguracja parametrów symulacji istotnych dla etapu docisku	Mak. wartość skurczu objętościowego [%] / obszar występowania maks. wartości	Maks. wartość naprężeń ścinających / obszar ich występowania	Temperatura płynącego czoła tworzywa (^oC -zakres)	Wymagane ciśnienie wtrysku / ciśnienie docisku	Wskaźnik zapadów dla poszczególnych obszarów wypraski	Uwagi
Tf=50 Tw=220	td=3s tw=0,7s	15,3%-14,58% środek łopatek	17,79 [MPa] wlew	219,9-220,2	pd=75%pf	2,645% 0,9460%	Wartość czasu docisku jest za krótka
Tf=50 Tw=220	td=8s tw=0,7s	10,95%-12,84% środek łopatek	17,79 [MPa] wlew	219,9-220,2	pd=75%pf	1,141% -1,052%	Wartość czasu docisku jest za krótka
Tf=50 Tw=220	td=18s tw=0,7s	9,123%-10,39%	17,79[MPa] wlew	219,9-220,2	pd=75%pf	0 -0,7%	Skurcz nie rośnie po zaprzestaniu docisku
Tf=23 Tw=220	td=18s tw=0,7s	8,388%-10,37%	18,16[MPa] wlew	219,9-220,2	pd=75%pf	0,227% -0,49%	Wzrosło ciśnienie

td=3s

td=8s

td=18s

WNIOSKI:

Dzięki systemom CAE uzyskuje się znaczne skrócenie czasu od zlecenia do wykonania rzeczywistego wyrobu przy jednoczesnym zminimalizowaniu kosztów wykonania. W znacznym stopniu zmniejszona zostaje ilość prób i wykonywanych prototypów. W fazie projektu można dokonać oceny wykonalności, określić problemy, które mogą się pojawić i związane z tym koszty, co daje możliwości wykonania zmian konstrukcyjnych i wstępnego przeanalizowania opłacalności produkcji. Przy td 3s i 8s skurcz w gnieździe rósł po zaprzestaniu docisku, dopiero przy td=18s skurcz nie rośnie. Wraz ze wzrostem temperatury docisku zmalała różnica zapadów dla poszczególnych obszarów wypraski. Gdy została obniżona temp. formy do 23 ^oC wzrosło ciśnienie w formie.

1

---