Специальные расчеты
Кроме традиционного литья под давлением термопластичных материалов существует ряд специализированных технологий, которые также могут быть проанализированы с помощью усовершенствованных программных продуктов. Мы остановимся только на двух из них, чтобы показать преимущества компьютерного анализа. Как технология двухкомпонентного (сэндвич) литья, так и литье под давлением с газом используют два различных материала с разными свойствами. В случае сэндвич литья второй материал обычно является полимером другой марки. В литье пластмасс под давлением с газом — это газ, который используется для снижения веса отливки и рабочих давлений.
Литье пластмасс под давлением с газом
При литье пластмасс под давлением с газом сначала частично впрыскивается расплав в пресс-форму, как и при обыкновенном литье пластмасс под давлением, далее осуществляется подача сжатого газа. Для этого используется сжатый азот. При подачи газ поступает в центральную часть формующей полости, где полимер ещё расплавлен, вытесняя пластмассу к стенкам пресс-формы .
Литье пластика с газом — более сложный процесс, поскольку требует выбора места впрыска газа, определения размера каналов подвода газа и их расположения, а также времени впрыска газа и давления, под которым происходит впрыск. Если эти параметры выбраны неправильно, то это приведет к разнотолщинности стенок отливки и возникновению поверхностных дефектов.
Применение программных продуктов CAE весьма актуально для реализации всех преимуществ процесса литья под давлением с газом, позволяет оптимизировать расположение точек впрыска газа и схему каналов распространения газа, а следовательно, обеспечить правильное заполнение пресс-формы и требуемую толщину стенок. Программные продукты дают пользователю возможность протестировать сценарии с различными размерами каналов и впускными литниками , временем впрыска и значениями давления газа. Без этого процесс оптимизации проводился бы эмпирически, методом проб и ошибок.
Двухкомпонентное (сэндвич) литье пластмасс
Анализ двухкомпонентного (сэнвич) литья определяет пространственное распределение поверхностного и базового материалов в формующей полости в процессе заполнения. Этот анализ может учесть разницу в свойствах материалов и рабочие температуры поверхностного и базового полимеров так же, как и массовые, тепловые, а также механические взаимодействия между ними. Результаты анализа помогут конструкторам и инженерам спрогнозировать эксплуатационные характеристики изделия из пластмассы, найти пути улучшения конструкции пресс-формы и способы оптимизации управления процессом. В частности, анализ является эффективным инструментом для определения наилучшей комбинации поверхностного и базового полимеров, а также точного времени переключения на выдержку.
Технология полного трехмерного анализа литья под давлением
К последним достижениям в области анализа отливок относится технология трехмерных численных методов. Хотя экспертный анализ по средней линии позволяет в большинстве случаев получать точные результаты, существует целый класс задач, для которых возможности таких программных продуктов недостаточны. При пзуче-
Him толстостенных пластмассовых изделий использование метода Хеле-Шоу для анализа впрыска по средней линии не дает нужного результата. В этих случаях обосновано использование полного трехмерного анализа, моделирующего трехмерное течение расплава на сетке объемных элементов. В отличие от метода Хеле-Шоу, где вводятся определенные упрощения, модели полного трехмерного потока напрямую рассчитывают поле скоростей внутри полости. Этот способ позволяет рассмотреть фонтанный эффект потока .
Полный трехмерный анализ литья под давлением способен осуществить моделирование случаев неньютоновских неизометрических потоков расплавов полимерных материалов. Кроме того, к более сложным вариантам относится анализ с учетом инерционных сил, поверхностного натяжения и вязкоэластичного поведения расплава, а также такого сложного поведения, как струйное течение.
Полный трехмерный анализ рекомендуется в первую очередь для тонкостенных изделий из пластмассы.
Заключение
Большинство средств и технологий CAE, которые были описаны выше, осуществляет анализ и конструирование литых изделий. Но для инженера-конструктора главной проблемой остается поиск оптимальных технологических параметров литья. Задача оптимизации осложняется необходимостью учета марки материала, ограничений на параметры процесса и требований по выбору оборудования (оснастки).
Автоматизированное проектирование литья под давлением развивалось последовательно, начиная с примитивных исходных программ. То, что раньше было «черной магией», при конструировании пресс-форм и разработке технологических процессов получило твердую опору на достижения фундаментальной науки. Непрерывные совершенствования и новые достижения в области программного и аппаратного обеспечения сделали средства доступным инструментом для производства любых размеров и основным фактором в достижении рентабельности.
12-09-2022
03-03-2021
02-03-2021
17-02-2021
06-04-2020