Литье пластмасс под давлением

Специальные расчетыКроме традиционного литья под давлением термопластичных материалов сущест­ует 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.