Deformation af sprøjtestøbte produkter
Deformation er en af de almindelige defekter ved sprøjtestøbning af tyndskallede plastdele, fordi det involverer nøjagtig forudsigelse af vridningsdeformation, og lovene for vridningsdeformation for sprøjtestøbte dele af forskellige materialer og former varierer meget. Når mængden af vridning overstiger den tilladte fejl, bliver det en formningsdefekt, som igen påvirker produktsamlingen.
Nøjagtig forudsigelse af vridningsdeformation af et stort antal stadig mere tyndvæggede dele (vægtykkelse mindre end 2 mm) er en forudsætning for effektiv kontrol af vridningsdefekter. Forvrængningsdeformationsanalyse anvender for det meste kvalitativ analyse, og der tages foranstaltninger fra produktdesign, formdesign og sprøjtestøbningsprocesforhold for at undgå store deformationsdeformationer så meget som muligt.
Årsagsanalyse
Skimmelsvamp
Placeringen, formen og antallet af porte for sprøjtestøbeformsåbningen vil påvirke plastens fyldningstilstand i formhulrummet, hvilket resulterer i deformation af plastdelen.
Jo længere strømningsafstanden er, desto større er den indre spænding forårsaget af strømningen og føden mellem det frosne lag og det centrale strømningslag; tværtimod, jo kortere strømningsafstanden er, desto kortere er strømningstiden fra porten til strømningsenden af delen, og formen fryser ved påfyldning. Lagets tykkelse fortyndes, den indre spænding reduceres, og vridningen deformation er også stærkt reduceret. Hvis der kun anvendes en midterport eller en sideport, vil den formstøbte plastdel blive forvrænget, fordi krympningshastigheden i diameterretningen er større end i periferretningen; hvis der i stedet bruges flere punktporte, kan det effektivt forhindre vridning og deformation.
Når der anvendes punktstøbning til støbning, også på grund af anisotropien af plastisk krympning, har placeringen og antallet af porte stor indflydelse på graden af deformation af plastdele. Fordi der anvendes 30 procent glasfiberforstærket PA6, er det opnåede En stor sprøjtestøbt del med en vægt på 4,95 kg, så der er mange forstærkningsribber langs strømningsretningen af de omgivende vægge, så hver port kan afbalanceres fuldt ud.
Derudover kan brugen af flere porte også forkorte plastikstrømningsforholdet (L/t), så materialetætheden i formhulrummet er mere ensartet og krympningen er mere ensartet. Samtidig kan hele plastdelen fyldes under et lille indsprøjtningstryk. Det lavere indsprøjtningstryk kan reducere den molekylære orienteringstendens af plast og reducere dets indre spænding og dermed reducere deformationen af plastdele.
billede
Formtemperatur: Formtemperaturen har stor indflydelse på produktets interne ydeevne og tilsyneladende kvalitet. Formens temperatur afhænger af tilstedeværelsen eller fraværet af plastisk krystallinitet, produktets størrelse og struktur, ydeevnekrav og andre procesforhold (smeltetemperatur, injektionshastighed og injektionstryk, støbecyklus osv.)
Trykkontrol: Trykket i sprøjtestøbningsprocessen inkluderer plastificeringstryk og sprøjtetryk og påvirker direkte plastificeringen af plast og produktkvalitet
Brugen af eksperimentelle metoder til at studere forvrængning af plastprodukter afspejles hovedsageligt i studiet af virkningerne af materialeegenskaber, produktgeometri og størrelse og sprøjtestøbningsprocesforhold på produktforvridning. Et stort antal eksperimenter blev designet til at opnå indflydelsen af gategeometri, pakningsparametre (holdetryk og holdetid) og skimmelelasticitet på produktets endelige størrelse.
PET blev brugt som polymerbasen, og vridningsegenskaberne for forskellige materialer og paneler med forskellige vægtykkelser blev undersøgt. Forholdet mellem forstærkningsforholdet på 33 procent glasforstærket fiber PA66 sprøjtestøbt skive, anisotropien af lineær termisk ekspansionskoefficient, tykkelsen af produktet og skævheden blev eksperimentelt undersøgt, og konceptet med skævhedsindeks blev foreslået for første gang . Forvridningskarakteristika og forholdet mellem forvridningsindeks, forvridning og fiberorienteringstilstand og forholdet mellem udbytte og krumningsindeks blev undersøgt.
Den eksperimentelle metode til at studere vridningsdeformation er ofte begrænset til en specifik geometrisk form, specifikke materiale- og procesforhold og kan ikke fuldt ud tage højde for indflydelsen af mange faktorer på vridningsdeformation og kan ikke forudsige mulig vridning i produktdesignstadiet. Størrelsen af deformationen. I faktisk brug er begrænsningerne af den empiriske formel også indlysende, ikke kun påvirket af de eksperimentelle forhold, men også relateret til mange faktorer såsom behandlingsmetoden for de eksperimentelle data og anvendelsesbetingelserne for den empiriske formel og en empirisk formel er kun egnet til de eksperimentelle forhold. tæt på produktionsprocessen.
billede
krympe/værpe
Da vridningsdeformation er relateret til ujævnt svind, analyseres forholdet mellem svind og produktvridning ved at studere krympningsadfærden af forskellige plasttyper under forskellige procesbetingelser. På basis af sprøjtestøbningsflow, holdetryk og kølesimulering, gennem eksperimenter og lineære regressionsmetoder, foreslås en model til forudsigelse af svind af sprøjtestøbte produkter. På basis af svindforudsigelse beregnes deformationen af produkter gennem simuleringsprogrammer for strukturelle analyser.
Det er vanskeligt at opnå produkter med høj dimensionel nøjagtighed med materialer med høj krympningshastighed. For at stræbe efter høj præcision bør amorfe harpikser og harpikser med ensartet krympning i alle retninger anvendes så meget som muligt. For mange materialer måles produktets krympning under betingelserne for ændring af strømningshastigheden, holdetrykket, holdetid, formtemperatur, påfyldningstid, produkttykkelse og andre parametre.
Ifølge testresultaterne er produktets krympning opdelt i tre dele: volumenkrympning, ujævn krympning forårsaget af molekylær orientering og ujævn krympning forårsaget af ubalanceret afkøling. Svindforudsigelsesmetoder til volumetrisk svind, krystallinsk indhold, indeslutning af skimmelsvampe, plastisk orientering osv., bruger flow- og afkølingsanalyseresultater til at forudsige svindbelastning.
Design af kølesystem
Under injektionsprocessen vil plastdelens ujævne afkølingshastighed også forårsage ujævn krympning af plastdelen. Denne forskel i krympning vil føre til generering af bøjningsmoment og vridning af plastdelen.
Hvis temperaturforskellen mellem formhulrummet og kernen, der bruges til sprøjtestøbning af flade plastdele, er for stor, vil smelten tæt på overfladen af det kolde formhulrum køle hurtigt ned, mens materialelaget tæt på overfladen af det varme formhulrum vil fortsætte med at krympe, vil den ujævne krympning fordreje plastdelen. Derfor skal afkølingen af sprøjtestøbeformen være opmærksom på temperaturbalancen i hulrummet og kernen, og temperaturforskellen mellem de to bør ikke være for stor.
Udover at tage i betragtning, at temperaturen på plastdelens indvendige og ydre overflade har en tendens til at være afbalanceret, skal temperaturen på hver side af plastdelen også anses for at være konsistent, dvs. når formen er afkølet, prøv at holde temperaturen i hulrummet og kernen ensartet hele vejen igennem, så kølehastigheden af plastdelen er afbalanceret, så krympningen er mere ensartet overalt, hvilket effektivt forhindrer deformation. Derfor er arrangementet af kølevandshuller på formen meget vigtigt. Efter at afstanden fra rørvæggen til hulrummets overflade er bestemt, skal afstanden mellem kølevandshullerne være så lille som muligt for at sikre, at hulmurens temperatur er ensartet.
På samme tid, da kølemediets temperatur stiger med forøgelsen af længden af kølevandskanalen, vil hulrummet og kerne af formen have en temperaturforskel langs vandkanalen. Derfor skal vandkanallængden af hvert kølekredsløb være mindre end 2m. Flere kølekredsløb bør opsættes i store forme, og indløbet til det ene kredsløb er placeret nær udløbet af det andet kredsløb. For lange plastdele skal der bruges et kølekredsløb til at reducere længden af kølekredsløbet, det vil sige for at reducere temperaturforskellen i formen for at sikre ensartet afkøling af plastdelene.
Udkastningssystemets design påvirker også direkte deformationen af plastdelen. Hvis udkastningssystemets layout er ubalanceret, vil det forårsage ubalance i udkastningskraften og deformere plastdelen. Derfor bør det, når udkastningssystemet designes, stræbe efter at balancere med afformningsmodstanden.
Ydermere bør udstøderstangens tværsnitsareal ikke være for lille til at forhindre plastdelen i at blive deformeret på grund af for stor kraft pr. arealenhed (især når afformningstemperaturen er for høj). Ejektorstiften skal placeres så tæt som muligt på den del med den største afformningsmodstand. Under forudsætningen om ikke at påvirke kvaliteten af plastdele (herunder brugskrav, dimensionsnøjagtighed og udseende osv.), skal der installeres så mange ejektorstifter som muligt for at reducere den samlede deformation af plastdele.
billede
Når blød plast bruges til at producere store dybe kaviteter og tyndvæggede plastdele, på grund af den høje afformningsmodstand og bløde materiale, vil plastdelene blive deformeret eller endda skubbet igennem, hvis en enkelt mekanisk udstødningsmetode anvendes fuldstændigt. Eller plastdelen bliver skrottet på grund af foldning. Det vil være bedre at bruge en multi-komponent kombination eller en kombination af gas (hydraulisk) tryk og mekanisk udstødning.
Indflydelse af resterende termisk belastning på vridning og deformation af produkter
I sprøjtestøbningsprocessen er resterende termisk spænding en vigtig faktor, der forårsager vridning og deformation, og har en større indflydelse på kvaliteten af sprøjtestøbte produkter. Da påvirkningen af resterende termisk spænding på produktets skævhed er meget kompleks, kan formdesignere analysere og forudsige det ved hjælp af sprøjtestøbning CAE-software.
Under støbeprocessen af plastsmelten, på grund af den ujævne orientering og krympning, er den indre spænding ujævn, så efter at produktet er frigivet fra støbeformen, vil det deformeres og deformeres under påvirkning af ujævn indre spænding. Derfor analyserer og beregner mange forskere produkternes indre spænding og vridning ud fra mekanikkens perspektiv. I nogle udenlandske litteraturer anses forvridning for at være forårsaget af resterende spænding genereret af ujævnt svind.
I afkølingsstadiet af sprøjtestøbning, når temperaturen er højere end glasovergangstemperaturen, er plasten en viskoelastisk væske, ledsaget af spændingsafslapning: når temperaturen er lavere end glasovergangstemperaturen, bliver plastikken fast. Denne væske-fastfaseovergang og spændingsrelaksation af plast under afkøling har stor indflydelse på den nøjagtige forudsigelse af restspænding og resterende deformation af produkter.
Plasts faseovergang og spændingsrelaksationsadfærd fra flydende til fast stof under afkølingsfasen. For det uhærdede område udviser plastikken en tyktflydende adfærd, som er beskrevet af en tyktflydende væskemodel; for det hærdede område udviser plastikken en viskoelastisk opførsel, som er beskrevet af en standard lineær solid model, der anvender en viskoelastisk faseovergangsmodel og en todimensionel finite element-metode til at forudsige termiske restspændinger og tilsvarende vridningsdeformationer.
billede
Indflydelse af plastificeringsstadiet på deformation af produktets vridning
I plastificeringstrinnet omdannes glaspartiklerne til en viskøs flydende tilstand for at tilvejebringe den smelte, der kræves til fyldning af formen. I denne proces vil temperaturforskellen af polymeren i aksial retning og radial retning (i forhold til skruen) forårsage spænding i plasten; desuden vil injektionstrykket, hastigheden og andre parametre for injektionsmaskinen i høj grad påvirke graden af molekylær orientering under påfyldning. , hvilket forårsager vridningsdeformation.
Brug lav hastighed i begyndelsen af injektionen, høj hastighed, når du fylder formhulrummet, og lav hastighed, når påfyldningen er tæt på slutningen. Gennem styring og justering af indsprøjtningshastigheden kan forskellige uønskede fænomener såsom grater, sprøjtemærker, sølvstænger eller brændte mærker forebygges og forbedres.
Flertrins injektionskontrolprogrammet kan med rimelighed indstille flertrins injektionstrykket, injektionshastigheden, holdetrykket og smeltemetoden i henhold til løberens struktur, formen af porten og strukturen af den sprøjtestøbte del, hvilket er befordrende. at forbedre plastificeringseffekten og forbedre produktkvaliteten, reducere antallet af defekter og forlænge skimmel/maskinens levetid.
Ved at kontrollere sprøjtestøbemaskinens olietryk, skrueposition og skruehastighed gennem et program med flere niveauer, kan den søge at forbedre udseendet af de støbte dele, forbedre de tilsvarende foranstaltninger for krympning, vridning og grater og reducere størrelse ujævnheder af hver sprøjtestøbte del af hver form. .
Ved at styre sprøjtestøbemaskinens olietryk, skrueposition og skruehastighed gennem et program med flere niveauer, kan den søge at forbedre udseendet af de støbte dele, forbedre de tilsvarende foranstaltninger for krympning, vridning og grater og reducere ujævnhederne af størrelsen af hver sprøjtestøbt del af hver form. .
Indflydelse af formpåfyldnings- og afkølingsstadier på produktets skævhed
Under påvirkning af injektionstryk fyldes den smeltede plast i formhulrummet, afkøles og størkner i hulrummet, som er nøgleleddet til sprøjtestøbning. I denne proces kobles temperatur, tryk og hastighed med hinanden, hvilket har stor indflydelse på kvaliteten og produktionseffektiviteten af plastdele.
Højere tryk og strømningshastigheder genererer høje forskydningshastigheder, som forårsager forskelle i orienteringen af molekyler parallelt med og vinkelret på strømningsretningen, hvilket skaber en "frysningseffekt". "Fryseeffekten" vil generere frysespænding og danne den indre spænding af plastdelen. Temperaturens indflydelse på vridningsdeformation afspejles i følgende aspekter.
A. Temperaturforskellen mellem de øvre og nedre overflader af plastdele vil forårsage termisk stress og termisk deformation;
B. Temperaturforskellen mellem forskellige områder af plastdelen vil forårsage ujævn krympning mellem forskellige områder;
C. Forskellige temperaturtilstande vil påvirke krympningen af plastdele.
Indflydelse af afformningsfasen på produktets vridningsdeformation
Plastdele er for det meste glasagtige polymerer under processen med at forlade hulrummet og afkøle til stuetemperatur. Ubalanceret afformningskraft, ustabil bevægelse af udstødningsmekanismen eller ukorrekt udstødningsområde af udstøbningen kan nemt deformere produktet. Samtidig vil den spænding, der er frosset i plastdelen under påfyldnings- og afkølingsstadierne, blive frigivet i form af deformation på grund af tab af ydre begrænsninger, hvilket resulterer i vridningsdeformation.
Ægte 3D-tilgang til at beregne resterende spændinger og endelig form (krympning og vridning). De overvejede påvirkningen af pakkestadiet, opdelte produktet i tre lag og analyserede den resterende spænding og deformation ved et tredimensionelt net. , foreslås en numerisk simuleringsmodel for den inducerede restspænding og deformation efter pakningsfasen.
Ved beregning af restspændingen anvendes en termoviskoelastisk model (inklusive volumenrelaksation). Den endelige element-metode, den anvender, er baseret på skalteorien sammensat af plane elementer, som er velegnet til tyndvæggede sprøjtestøbte produkter med komplekse former.
billede
Løsningen på virkningen af krympning af sprøjtestøbte produkter på vridningsdeformation
Den direkte årsag til vridning af sprøjtestøbte produkter er ujævn krympning af plastdele. Hvis indvirkningen af krympning under påfyldningsprocessen ikke tages i betragtning i formdesignstadiet, vil den geometriske form af produktet afvige meget fra designkravene, og alvorlig deformation vil medføre, at produktet bliver skrottet. Ud over deformationen forårsaget af påfyldningstrinnet, vil temperaturforskellen mellem de øvre og nedre vægge af formen også forårsage forskellen i krympning mellem plastdelens øvre og nedre overflade, hvilket resulterer i vridningsdeformation.
For svindanalyse er krympning i sig selv ikke vigtig, men forskellen i svind er vigtig. I sprøjtestøbningsprocessen er krympningshastigheden af plasten i strømningsretningen større end i lodret retning på grund af placeringen af polymermolekylerne langs strømningsretningen under sprøjtestøbningsstadiet af den smeltede plast, hvilket resulterer i vridningsdeformation af den sprøjtestøbte del. Generelt forårsager ensartet krympning kun ændringer i volumen af plastdele, og kun ujævn krympning kan forårsage vridningsdeformation.
Forskellen mellem krympningshastigheden for krystallinsk plast i strømningsretningen og den lodrette retning er større end for amorf plast, og dens krympningshastighed er også større end for amorf plast. Overlejringen af den store svindhastighed af krystallinsk plast og anisotropien af svind fører til, at krystallinsk plast har en meget større tendens til at vrides end amorf plast.
Flertrins sprøjtestøbningsprocessen er valgt baseret på analysen af produktets geometriske form: fordi produktets hulrum er dybt og væggen er tynd, danner formhulrummet en lang og smal strømningskanal, og smelten skal flyde gennem denne del meget hurtigt. Ellers er den let at køle og størkne, hvilket vil medføre fare for at fylde formhulen, så højhastighedsindsprøjtning bør indstilles her.
Imidlertid vil højhastighedsindsprøjtning bringe en masse kinetisk energi til smelten. Når smelten flyder til bunden, vil den producere en stor inertipåvirkning, hvilket resulterer i energitab og overløb. På dette tidspunkt skal smelten bremses, og påfyldningstrykket skal reduceres. Oprethold det såkaldte holdetryk (sekundært tryk, følgetryk) for at få smelten til at supplere krympningen af smelten ind i formhulrummet, før porten størkner, hvilket stiller krav til flertrins injektionshastighed og tryk på injektionen støbeproces.
Løsning på produktvridning og deformation på grund af resterende termisk spænding
Hastigheden af væskeoverfladen skal være konstant. Hurtig injektion bør anvendes for at forhindre, at smelten fryser under injektionsprocessen. Indstillingen af skudhastigheden skal give mulighed for hurtig påfyldning i kritiske områder (såsom løbere), mens farten sænkes ved vandindløbet. Injektionshastigheden skal sikre, at formhulrummet fyldes og stopper øjeblikkeligt for at forhindre overfyldning, flash og resterende spænding.
