Литье под давлением пластика

Литье под давление пластмасс самый распространённый метод изготовления изделий из пластика. В настоящее время почти каждый, кто интересуется литьем под давлением, либо читал о замечательных возможностях компьютерного анализа литья, либо уже ис­пользует этот подход при совершенствовании конструкции изделий. Общепринято считать, что при разработке новых конструкций перед изготовлением опытной пресс-формы для литья под давлением необходимо получить численную модель конструкции и оптимизировать ее с помощью компьютерных систем. Кроме экономии времени и снижения финансовых затрат, которые обычно требуются на изготовление серии прототипов изделий из пластмассы, компьютер­ный анализ значительно повлиял на сам способ конструирования новых пластмассовых изделий. Конструкторы и инженеры-технологи эффективно используют возможности совре­менного программного обеспечения для сокращения сроков конструирования изде­лий из пластмассы и устранения потенциальных проблем производства при литье под давлением пластмасс, которые приводят к ухуд­шению качества продукции и снижению рентабельности.

Компьютерный анализ предоставляет значительные преимущества, позволяя конструкторам и инженерам виртуально исследовать любые возможности литья под давлением, из­бегая таким образом расходов на материалы и механическую обработку. Возмож­ность «производить отбор» новых конструкций или их концепций на компьютере дает возможность инженеру выявить и устранить проблемы еще до начала произ­водства изделий из пластмассы литьём под давлением. Кроме того, инженер может быстро и легко определить, каким образом из­менение отдельных параметров литья будет влиять на качество готовых изделий из пластмассы и производительность. Автоматизированное конструирование (Computer Aided Engineering, CAE) значительно расширяет возможности конструктора по изучению влияния различных вариантов расположения мест впуска, разнообразных конст­рукций литников, геометрических особенностей пластмассовых изделий, различных условий литья под давлением и дальнейшей обработки на возможность изготовления данного изделия из пластмассы литьем под давлением и качество конечного изделия. Более того, в отличие от традиционного метода проб и ошибок, при котором изготовление прототипов, их испытания и по­следующие модификации требовали от одной до нескольких недель, использование средств CAE позволяет разрабатывать требуемые конструкции в течение несколь­ких дней или даже часов.

Использование CAE в литье под давлением пластмасс, однако, не является панацеей от всех проблем. Существует ряд ограничений на то, как и когда следует использовать про­граммные продукты для анализа процессов литья под давлением. Как и любой дру­гой вид компьютерного анализа, программы САЕ базируются на определенных пред­положениях и упрощениях. Некоторые из них дают возможность программе прово­дить сложный анализ в течение разумного периода времени, в то время как другие обобщают поведение материала, что дает возможность использовать численные ме­тоды для решения систем сложных уравнений поля. Другие допущения связаны не с трудностями в создании подходящего численного алгоритма, а с проблемой прове­дения экспериментов, необходимых для определения характеристик материала пли их влияния на процесс его переработки. К сожалению, большинство пользователей не имеют полного представления о последствиях таких предположений и упроще­ний, а также, что более важно, их влияния на корректность полученного решения. При использовании мощного современного программного обеспечения CAE для описания процессов литья под давлением очень легко увлечься результатами, кото­рые будут создавать благоприятную картину, но при этом будет потеряна связь с той ситуацией, которая складывается в реальном процессе литья под давлением пластмасс.

При использовании средств CAE для анализа литья под давлением необходимо знать реальные процессы литья, а также учитывать предположения и упрощения, которые были введены в программу. При оценке влияния сделанных предположе­ний на решения и их интерпретацию знание реального процесса играет решающую роль, а знание основ теории численных методов, используемых в компьютерной программе, придаст пользователю большую уверенность при работе с программным обеспечением.

Современный рынок диктует производителям литых пластмассовых изделий необходимость использования современного программного обеспечения: переход к CAE позволяет сократить время цикла внедрения изделия, повысить качество, снизить затраты и сократить срок выполнения заказа. Однако, чтобы гарантировать правильное при­менение средств CAE, необходимо четкое понимание их теории и области присущих им ограничений. Данная глава представляет собой краткое введение в область средств CAE, предназначенных для анализа процессов литья под давлением. Парал­лельно будет описана история развития средств САЕ для литья под давлением, а так­же изложены теоретические основы и предположения, необходимые для создания модели. Кроме того, будет приведен краткий обзор существующих численных мето­дов, что позволит читателю оценить возможности и точность каждого из них. В за­ключение мы приведем несколько практических примеров и проведем разбор кон­кретных ситуаций для различных технологических процессов литье под давлением.