تشوه المنتجات المقولبة بالحقن
التشوه هو أحد العيوب الشائعة في قولبة الحقن للأجزاء البلاستيكية الرقيقة ، لأنه يتضمن تنبؤًا دقيقًا لتشوه الاعوجاج ، وتختلف قوانين تشوه الصفائح للأجزاء المصبوبة بالحقن من مواد وأشكال مختلفة بشكل كبير. عندما تتجاوز كمية صفحة الالتواء الخطأ المسموح به ، فإنها تصبح عيبًا في التكوين ، والذي بدوره يؤثر على تجميع المنتج.
يعد التنبؤ الدقيق بتشوه الصفائح لعدد كبير من الأجزاء ذات الجدران الرقيقة بشكل متزايد (سمك الجدار أقل من 2 مم) شرطًا أساسيًا للتحكم الفعال في عيوب صفحة الاعوجاج. يعتمد تحليل تشوه الصفائح في الغالب على التحليل النوعي ، ويتم اتخاذ التدابير من تصميم المنتج وتصميم القالب وظروف عملية القولبة بالحقن لتجنب تشوه الصفائح الكبيرة قدر الإمكان.
تحليل السبب
قالب
سيؤثر موضع وشكل وعدد بوابات بوابة قالب الحقن على حالة تعبئة البلاستيك في تجويف القالب ، مما يؤدي إلى تشوه الجزء البلاستيكي.
كلما زادت مسافة التدفق ، زاد الضغط الداخلي الناجم عن التدفق والتغذية بين الطبقة المجمدة وطبقة التدفق المركزية ؛ على العكس من ذلك ، فكلما كانت مسافة التدفق أقصر ، كلما كان وقت التدفق أقصر من البوابة إلى نهاية التدفق للجزء ، وسوف يتجمد القالب عند الملء.سُمك الطبقة يكون ضعيفًا ، ويتم تقليل الضغط الداخلي ، والتزييف كما يتم تقليل التشوه بشكل كبير. إذا تم استخدام بوابة مركزية واحدة أو بوابة جانبية واحدة فقط ، فسيتم تشويه الجزء البلاستيكي المصبوب لأن معدل الانكماش في اتجاه القطر أكبر من ذلك في الاتجاه المحيطي ؛ إذا تم استخدام بوابات متعددة النقاط بدلاً من ذلك ، فيمكن بشكل فعال منع الالتواء والتشوه.
عند استخدام الصب الموضعي للقولبة ، أيضًا بسبب تباين الانكماش البلاستيكي ، فإن موضع وعدد البوابات له تأثير كبير على درجة تشوه الأجزاء البلاستيكية. نظرًا لاستخدام PA6 المقوى بالألياف الزجاجية بنسبة 30 بالمائة ، فإن الناتج هو جزء كبير مصبوب بالحقن بوزن 4.95 كجم ، لذلك هناك العديد من أضلاع التسليح على طول اتجاه تدفق الجدران المحيطة ، بحيث يمكن أن تكون كل بوابة متوازنة تمامًا.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام بوابات متعددة أيضًا إلى تقصير نسبة تدفق البلاستيك (L / t) ، بحيث تكون كثافة المواد في تجويف القالب أكثر اتساقًا ويكون الانكماش أكثر اتساقًا. في نفس الوقت ، يمكن ملء الجزء البلاستيكي بالكامل تحت ضغط حقن صغير. يمكن أن يقلل ضغط الحقن المنخفض من ميل الاتجاه الجزيئي للبلاستيك ويقلل من إجهادها الداخلي ، وبالتالي تقليل تشوه الأجزاء البلاستيكية.
صورة
درجة حرارة القالب: درجة حرارة القالب لها تأثير كبير على الأداء الداخلي والجودة الواضحة للمنتج. تعتمد درجة حرارة القالب على وجود أو عدم وجود بلورة بلاستيكية ، وحجم وبنية المنتج ، ومتطلبات الأداء ، وظروف العملية الأخرى (درجة حرارة الذوبان ، وسرعة الحقن وضغط الحقن ، ودورة التشكيل ، وما إلى ذلك)
التحكم في الضغط: يشمل الضغط في عملية القولبة بالحقن ضغط اللدائن وضغط الحقن ، ويؤثر بشكل مباشر على تلدين البلاستيك وجودة المنتج
ينعكس استخدام الأساليب التجريبية لدراسة صفحة الاعوجاج للمنتجات البلاستيكية بشكل أساسي في دراسة تأثيرات خصائص المواد وهندسة المنتج وحجمه وظروف عملية القولبة بالحقن على غلاف المنتج. تم تصميم عدد كبير من التجارب للحصول على تأثير هندسة البوابة ، ومعلمات التعبئة (ضغط الضغط ووقت الانتظار) ومرونة القالب على الحجم النهائي للمنتج.
تم استخدام PET كقاعدة بوليمر ، وتم دراسة خصائص السداء للمواد المختلفة وألواح سماكة الجدار المختلفة. تمت دراسة العلاقة بين نسبة التعزيز لقرص مقولب بالحقن PA66 مصنوع من الألياف الزجاجية بنسبة 33 في المائة ، وتباين معامل التمدد الحراري الخطي ، وسماكة المنتج والصفوة ، وتم اقتراح مفهوم مؤشر الانفتال لأول مرة . تمت دراسة خصائص ورقة الاعوجاج ، والعلاقة بين دليل الصفحة ، والصفقة ، وحالة اتجاه الألياف ، والعلاقة بين الحاصل ومعامل الالتواء.
غالبًا ما تقتصر الطريقة التجريبية لدراسة تشوه الصفحة الملتوية على شكل هندسي محدد ، ومواد محددة وظروف عملية ، ولا يمكنها مراعاة تأثير العديد من العوامل على تشوه صفحة الاعوجاج ، ولا يمكنها التنبؤ بصفحة الاعوجاج المحتملة أثناء مرحلة تصميم المنتج. حجم التشوه. في الاستخدام الفعلي ، تكون قيود الصيغة التجريبية واضحة أيضًا ، ولا تتأثر فقط بالظروف التجريبية ، ولكنها مرتبطة أيضًا بالعديد من العوامل مثل طريقة معالجة البيانات التجريبية وشروط تطبيق الصيغة التجريبية ، والصيغة التجريبية مناسب فقط للظروف التجريبية. بالقرب من عملية الإنتاج.
صورة
يتقلص / الاعوجاج
نظرًا لأن تشوه الالتواء مرتبط بالانكماش غير المتكافئ ، يتم تحليل العلاقة بين الانكماش وتلف المنتج من خلال دراسة سلوك الانكماش للمواد البلاستيكية المختلفة في ظل ظروف عملية مختلفة. على أساس تدفق القولبة بالحقن ، ضغط الضغط ومحاكاة التبريد ، من خلال التجارب وطرق الانحدار الخطي ، تم اقتراح نموذج للتنبؤ بانكماش المنتجات المصبوبة بالحقن. على أساس التنبؤ بالانكماش ، يتم حساب تشوه المنتجات من خلال برامج محاكاة التحليل الإنشائي.
من الصعب الحصول على منتجات ذات أبعاد عالية الدقة بمواد ذات معدل انكماش مرتفع. للسعي لتحقيق الدقة العالية ، يجب استخدام الراتنجات غير المتبلورة والراتنجات ذات الانكماش المتسق في جميع الاتجاهات قدر الإمكان. بالنسبة للعديد من المواد ، يتم قياس انكماش المنتج في ظل ظروف تغيير معدل التدفق ، وضغط الضغط ، ووقت الانتظار ، ودرجة حرارة القالب ، ووقت الملء ، وسمك المنتج والمعلمات الأخرى.
وفقًا لنتائج الاختبار ، ينقسم انكماش المنتج إلى ثلاثة أجزاء: انكماش الحجم ، الانكماش غير المتكافئ الناتج عن التوجه الجزيئي ، والانكماش غير المتكافئ الناتج عن التبريد غير المتوازن. طرق التنبؤ بالانكماش للانكماش الحجمي ، والمحتوى البلوري ، وحبس القالب ، والتوجه البلاستيكي ، وما إلى ذلك ، تستخدم نتائج تحليل التدفق والتبريد للتنبؤ بإجهاد الانكماش.
تصميم نظام التبريد
أثناء عملية الحقن ، فإن معدل التبريد غير المتكافئ للجزء البلاستيكي سيؤدي أيضًا إلى انكماش غير متساوٍ للجزء البلاستيكي. سيؤدي هذا الاختلاف في الانكماش إلى توليد لحظة الانحناء والتواء الجزء البلاستيكي.
إذا كان الاختلاف في درجة الحرارة بين تجويف القالب والقلب المستخدم في تشكيل الأجزاء البلاستيكية المسطحة بالحقن كبيرًا جدًا ، فإن الذوبان القريب من سطح تجويف القالب البارد سوف يبرد بسرعة ، بينما تكون طبقة المواد قريبة من سطح تجويف القالب الساخن سوف يستمر في الانكماش ، فإن الانكماش غير المتكافئ سوف يشوه الجزء البلاستيكي. لذلك ، يجب أن ينتبه تبريد قالب الحقن إلى توازن درجة حرارة التجويف والقلب ، ويجب ألا يكون فرق درجة الحرارة بين الاثنين كبيرًا جدًا.
بالإضافة إلى مراعاة أن درجة الحرارة على الأسطح الداخلية والخارجية للجزء البلاستيكي تميل إلى التوازن ، يجب أيضًا اعتبار درجة الحرارة على كل جانب من الجزء البلاستيكي متسقة ، أي عند تبريد القالب ، حاول الحفاظ على درجة حرارة التجويف والأساسية موحدة طوال الوقت ، بحيث تكون سرعة التبريد للجزء البلاستيكي متوازنة ، بحيث يكون الانكماش أكثر اتساقًا في كل مكان ، مما يمنع التشوه بشكل فعال. لذلك ، فإن ترتيب فتحات مياه التبريد على القالب مهم جدًا. بعد تحديد المسافة من جدار الأنبوب إلى سطح التجويف ، يجب أن تكون المسافة بين فتحات مياه التبريد صغيرة قدر الإمكان لضمان أن درجة حرارة جدار التجويف موحدة.
في الوقت نفسه ، نظرًا لأن درجة حرارة وسيط التبريد تزداد مع زيادة طول قناة مياه التبريد ، فإن تجويف ولب القالب سيكون لهما فرق في درجة الحرارة على طول قناة الماء. لذلك ، يجب أن يكون طول قناة الماء لكل دائرة تبريد أقل من 2 متر. يجب إعداد العديد من دوائر التبريد في قوالب كبيرة ، ويقع مدخل إحدى الدوائر بالقرب من مخرج الدائرة الأخرى. بالنسبة للأجزاء البلاستيكية الطويلة ، يجب استخدام دائرة التبريد لتقليل طول دائرة التبريد ، أي لتقليل اختلاف درجة حرارة القالب ، وذلك لضمان التبريد المنتظم للأجزاء البلاستيكية.
يؤثر تصميم نظام الإخراج أيضًا بشكل مباشر على تشوه الجزء البلاستيكي. إذا كان تخطيط نظام الإخراج غير متوازن ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث خلل في قوة الطرد وتشوه الجزء البلاستيكي. لذلك ، عند تصميم نظام الطرد ، يجب أن يسعى جاهداً لتحقيق التوازن مع مقاومة إزالة القوالب.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تكون مساحة المقطع العرضي لقضيب القاذف صغيرة جدًا لمنع تشوه الجزء البلاستيكي بسبب القوة المفرطة لكل وحدة مساحة (خاصة عندما تكون درجة حرارة إزالة القوالب عالية جدًا). يجب ترتيب دبوس القاذف في أقرب مكان ممكن من الجزء الذي يحتوي على أكبر مقاومة لفك القوالب. تحت فرضية عدم التأثير على جودة الأجزاء البلاستيكية (بما في ذلك متطلبات الاستخدام ودقة الأبعاد والمظهر ، وما إلى ذلك) ، يجب تثبيت أكبر عدد ممكن من دبابيس القاذف لتقليل التشوه الكلي للأجزاء البلاستيكية.
صورة
عندما يتم استخدام البلاستيك اللين لإنتاج تجويف كبير وعميق وأجزاء بلاستيكية رقيقة الجدران ، نظرًا لمقاومة عالية لفك القوالب والمواد اللينة ، إذا تم اعتماد طريقة طرد ميكانيكي واحدة تمامًا ، فسيتم تشويه الأجزاء البلاستيكية أو حتى دفعها. أو سيتم إلغاء الجزء البلاستيكي بسبب الطي. سيكون من الأفضل استخدام مزيج متعدد المكونات أو مزيج من ضغط الغاز (الهيدروليكي) والقذف الميكانيكي.
تأثير الإجهاد الحراري المتبقي على تزييف المنتجات وتشوهها
في عملية التشكيل بالحقن ، يعد الإجهاد الحراري المتبقي عاملاً مهمًا يسبب التزييف والتشوه ، وله تأثير أكبر على جودة المنتجات المقولبة بالحقن. نظرًا لأن تأثير الإجهاد الحراري المتبقي على تالف المنتج معقد للغاية ، يمكن لمصممي القوالب تحليله والتنبؤ به بمساعدة برنامج CAE للقولبة بالحقن.
أثناء عملية صب البلاستيك المصهور ، بسبب الاتجاه غير المتكافئ والانكماش ، يكون الضغط الداخلي غير متساوٍ ، لذلك بعد تحرير المنتج من القالب ، سوف يتشوه ويتشوه تحت تأثير الضغط الداخلي غير المتكافئ. لذلك ، يقوم العديد من العلماء بتحليل وحساب الإجهاد الداخلي وصفحة المنتجات من منظور الميكانيكا. في بعض الآداب الأجنبية ، يُعتبر أن صفحة الاعوجاج ناتجة عن الإجهاد المتبقي الناتج عن الانكماش غير المتكافئ.
في مرحلة التبريد لقولبة الحقن ، عندما تكون درجة الحرارة أعلى من درجة حرارة التزجج ، يكون البلاستيك عبارة عن سائل مرن لزج ، مصحوبًا باسترخاء الضغط: عندما تكون درجة الحرارة أقل من درجة حرارة التزجج ، يصبح البلاستيك صلبًا. هذا التحول في المرحلة السائلة الصلبة واسترخاء الإجهاد للبلاستيك أثناء التبريد لهما تأثير كبير على التنبؤ الدقيق بالإجهاد المتبقي والتشوه المتبقي للمنتجات.
انتقال الطور وسلوك استرخاء الإجهاد للبلاستيك من سائل إلى صلب أثناء مرحلة التبريد. بالنسبة للمنطقة غير المعالجة ، يُظهر البلاستيك سلوكًا لزجًا ، والذي يتم وصفه بواسطة نموذج سائل لزج ؛ بالنسبة للمنطقة المعالجة ، يُظهر البلاستيك سلوكًا لزجًا مرنًا ، والذي تم وصفه بواسطة نموذج صلب خطي قياسي ، باستخدام نموذج انتقال طور مرن لزج وطريقة عنصر محدود ثنائي الأبعاد للتنبؤ بالضغوط الحرارية المتبقية وتشوهات الاعوجاج المقابلة.
صورة
تأثير مرحلة اللدائن على تشوه تزييف المنتج
في مرحلة اللدنة ، يتم تحويل جزيئات الزجاج إلى حالة سائل لزج لتوفير الذوبان المطلوب لملء القالب. في هذه العملية ، سيؤدي اختلاف درجة حرارة البوليمر في الاتجاه المحوري والاتجاه الشعاعي (بالنسبة إلى اللولب) إلى إجهاد البلاستيك ؛ بالإضافة إلى ذلك ، سيؤثر ضغط الحقن والسرعة والمعلمات الأخرى لآلة الحقن بشكل كبير على درجة التوجه الجزيئي أثناء التعبئة. ، مما تسبب في تشوه تشوه.
استخدم سرعة منخفضة في بداية الحقن ، وسرعة عالية عند ملء تجويف القالب ، وحقن منخفض السرعة عندما يكون الملء قريبًا من النهاية. من خلال التحكم في سرعة الحقن وضبطها ، يمكن منع وتحسين العديد من الظواهر غير المرغوب فيها مثل نتوءات أو علامات الرش أو القضبان الفضية أو العلامات المحروقة.
يمكن لبرنامج التحكم في الحقن متعدد المراحل أن يضبط بشكل معقول ضغط الحقن متعدد المراحل وسرعة الحقن وضغط الضغط وطريقة الانصهار وفقًا لهيكل العداء وشكل البوابة وهيكل الجزء المصبوب بالحقن ، وهو ما يفضي إلى لتحسين تأثير التلدين وتحسين جودة المنتج ، وتقليل معدل الخلل وإطالة عمر القالب / الآلة.
من خلال التحكم في ضغط الزيت ، وموضع اللولب ، وسرعة اللولب لآلة التشكيل بالحقن من خلال برنامج متعدد المستويات ، يمكن أن تسعى إلى تحسين مظهر الأجزاء المصبوبة ، وتحسين التدابير المقابلة للانكماش ، والتزييف والدغ ، وتقليل تفاوت الحجم لكل جزء مصبوب بالحقن من كل قالب. .
من خلال التحكم في ضغط الزيت وموضع اللولب وسرعة اللولب لآلة التشكيل بالحقن من خلال برنامج متعدد المستويات ، يمكن أن تسعى إلى تحسين مظهر الأجزاء المصبوبة ، وتحسين التدابير المقابلة للانكماش ، والتزييف والدغ ، وتقليل التفاوت من حجم كل جزء مصبوب حقن من كل قالب. .
تأثير تعبئة القالب ومراحل التبريد على تسدية المنتج
تحت تأثير ضغط الحقن ، يتم تعبئة البلاستيك المصهور في تجويف القالب ، ويتم تبريده وترسيبه في التجويف ، وهو الرابط الرئيسي لقولبة الحقن. في هذه العملية ، تقترن درجة الحرارة والضغط والسرعة ببعضها البعض ، مما يؤثر بشكل كبير على جودة وكفاءة إنتاج الأجزاء البلاستيكية.
تولد الضغوط العالية وسرعات التدفق معدلات قص عالية ، مما يؤدي إلى اختلافات في اتجاه الجزيئات الموازية لاتجاه التدفق والعمودية عليه ، مما يؤدي إلى "تأثير التجميد". سوف يولد "تأثير التجميد" إجهاد التجميد ويشكل الضغط الداخلي للجزء البلاستيكي. ينعكس تأثير درجة الحرارة على تشوه الاعوجاج في الجوانب التالية.
أ. اختلاف درجات الحرارة بين السطحين العلوي والسفلي للأجزاء البلاستيكية سوف يتسبب في إجهاد حراري وتشوه حراري ؛
الفرق في درجة الحرارة بين المناطق المختلفة للجزء البلاستيكي سيؤدي إلى انكماش غير متساو بين المناطق المختلفة ؛
C. ستؤثر درجات الحرارة المختلفة على انكماش الأجزاء البلاستيكية.
تأثير مرحلة إزالة القوالب على التشوه الملتوي للمنتج
الأجزاء البلاستيكية هي في الغالب بوليمرات زجاجية أثناء عملية ترك التجويف والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة. يمكن لقوة إزالة القوالب غير المتوازنة ، والحركة غير المستقرة لآلية الطرد أو منطقة الطرد غير الصحيحة لفك القوالب أن تشوه المنتج بسهولة. في نفس الوقت ، الضغط المتجمد في الجزء البلاستيكي أثناء مرحلتي الملء والتبريد سيتم تحريره في شكل تشوه بسبب فقدان القيود الخارجية ، مما يؤدي إلى تشوه التواء.
نهج ثلاثي الأبعاد حقيقي لحساب الضغوط المتبقية والشكل النهائي (الانكماش والالتواء). لقد أخذوا في الاعتبار تأثير مرحلة التعبئة ، وقسموا المنتج إلى ثلاث طبقات ، وقاموا بتحليل الإجهاد المتبقي والتشوه بواسطة شبكة ثلاثية الأبعاد. ، نموذج محاكاة عددية للضغط المتبقي المستحث والتشوه بعد مرحلة التعبئة المقترحة.
عند حساب الإجهاد المتبقي ، يتم استخدام نموذج حراري مرن (بما في ذلك استرخاء الحجم). تعتمد طريقة العناصر المحدودة التي تتبناها على نظرية الغلاف المكونة من عناصر مستوية ، وهي مناسبة للمنتجات ذات الجدران الرقيقة المصبوبة بالحقن ذات الأشكال المعقدة.
صورة
حل تأثير انكماش المنتجات المقولبة بالحقن على تشوه التشوه
السبب المباشر للإنفتال للمنتجات المصبوبة بالحقن هو الانكماش غير المتكافئ للأجزاء البلاستيكية. إذا لم يؤخذ تأثير الانكماش أثناء عملية الملء في الاعتبار في مرحلة تصميم القالب ، فإن الشكل الهندسي للمنتج سيختلف بشكل كبير عن متطلبات التصميم ، وسيؤدي التشوه الشديد إلى إلغاء المنتج. بالإضافة إلى التشوه الناتج عن مرحلة الملء ، فإن اختلاف درجة الحرارة بين الجدران العلوية والسفلية للقالب سوف يتسبب أيضًا في الاختلاف في الانكماش بين الأسطح العلوية والسفلية للجزء البلاستيكي ، مما يؤدي إلى تشوه التواء.
بالنسبة لتحليل صفحة الاعوجاج ، فإن الانكماش بحد ذاته ليس مهمًا ، لكن الاختلاف في الانكماش مهم. في عملية التشكيل بالحقن ، يكون معدل انكماش البلاستيك في اتجاه التدفق أكبر من معدل الانكماش في الاتجاه الرأسي بسبب ترتيب جزيئات البوليمر على طول اتجاه التدفق أثناء مرحلة التشكيل بالحقن للبلاستيك المصهور ، مما يؤدي إلى تشوه تشوه من الجزء المصبوب بالحقن. بشكل عام ، يتسبب الانكماش المنتظم فقط في تغيرات في حجم الأجزاء البلاستيكية ، ويمكن أن يتسبب الانكماش غير المتساوي فقط في تشوه التواء.
يكون الاختلاف بين معدل انكماش اللدائن البلورية في اتجاه التدفق والاتجاه الرأسي أكبر من معدل انكماش اللدائن غير المتبلورة ، كما أن معدل انكماشها أكبر أيضًا من البلاستيك غير المتبلور. يؤدي تراكب معدل الانكماش الكبير للبلاستيك المتبلور وتباين الانكماش إلى أن يكون للبلاستيك البلوري ميل أكبر بكثير للالتواء من اللدائن غير المتبلورة.
تم تحديد عملية التشكيل بالحقن متعددة المراحل بناءً على تحليل الشكل الهندسي للمنتج: نظرًا لأن تجويف المنتج عميق والجدار رقيق ، فإن تجويف القالب يشكل قناة تدفق طويلة وضيقة ، ويجب أن يتدفق الصهر من خلال هذا الجزء بسرعة كبيرة وإلا ، فمن السهل أن تبرد وتتصلب ، مما سيؤدي إلى خطر ملء تجويف القالب ، لذلك يجب ضبط الحقن عالي السرعة هنا.
ومع ذلك ، فإن الحقن عالي السرعة سيجلب الكثير من الطاقة الحركية للذوبان. عندما يتدفق الذوبان إلى القاع ، فسوف ينتج عنه تأثير بالقصور الذاتي الكبير ، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة والفيضان. في هذا الوقت ، يجب إبطاء الذوبان وتقليل ضغط التعبئة. حافظ على ما يسمى بضغط الإمساك (الضغط الثانوي ، ضغط المتابعة) لجعل الذوبان يكمل انكماش المصهور في تجويف القالب قبل أن تصلب البوابة ، مما يضع متطلبات لسرعة الحقن متعدد المراحل والضغط على الحقن عملية الصب.
حل لتزييف المنتج وتشوهه بسبب الإجهاد الحراري المتبقي
يجب أن تكون سرعة سطح السائل ثابتة. يجب استخدام الحقن السريع لمنع الذوبان من التجمد أثناء عملية الحقن. يجب أن يسمح إعداد سرعة التسديد بالملء السريع في المناطق الحرجة (مثل العدائين) أثناء الإبطاء عند مدخل المياه. يجب أن تضمن سرعة الحقن ملء تجويف القالب وتوقفه على الفور لمنع الملء الزائد والوميض والضغط المتبقي.
