Моделирование в Moldex3D - решение проблемы неполного впрыска | Moldex3D

Сотрудниками лаборатории "Вычислительная механика" (CompMechLab^®, LLC) был смоделирован процесс литья тонкостенной пластмассовой детали под давлением (полипропилен), обладающей достаточно сложной геометрией. Изначально целью проделанной работы была минимизация количества линий спая, а также коробления детали, однако в результате моделирования литья при заданной оснастке был выявлен эффект неполного впрыска, когда формообразующая полость пресс-формы заполнялась не полностью.

В результате такого литья производится бракованная деталь, поэтому следующей целью данного исследования стала ликвидация эффектна неполного впрыска. Материал детали армирован короткими волокнами (20% наполнение).

CAD-model

Рис. 1. CAD-модель рассматриваемой детали

В программной системе Moldex3D Designer была построена система литниковых каналов, система охлаждения. Также была сгенерирована конечно-элементная сетка модели (480 тыс. элементов и 448 тыс. узлов).

Полная модель оснастки

Рис. 2а. Расчётная модель с учётом полной оснастки

Рис. 2б. Конечно-элементная сетка модели

При данных условиях процесса и данной двухканальной конфигурации системы литниковых каналов наблюдается эффект неполного впрыска, когда расплав застывает прежде, чем успевает заполнить литьевую полость.

Рис.3. Многофазовая визуализация впрыска расплава - эффект неполного впрыска

Изменения некоторых условий процесса, а также увеличение количества элементов модели (с целью ликвидации возможного "сеточного эффетка") не позволили избавиться от явления неполного впрыска. Зато после изменения конфигурации системы литниковых каналов (добавление еще одного канала со стороны большего количества отверстий детали) и системы охлаждения (добавление двух вспомогательных боковых U-образных канала для улучшения охлаждения боковин конструкции) удалось осуществить полную проливку детали.

Рис. 4а. Расчётная модель для конфигурации с тремя литниковыми каналами и модифицированной системой охлаждения

Рис. 4б. Конечно-элементная сетка, построенная для новой конфигурации

Данная расчётная модель состоит из 752 тыс. элементов и содержит 731 тыс. узлов.

Рис. 5. Эффективность системы охлаждения

Все каналы охлаждения работают достаточно эффективно (вклад каждого канала составляет не менее 9%). Наибольший вклад в процесс охлаждения вносят каналы, выделенные на Рис. 5 красным цветом, наименьший вклад вносит U-образный синий канал в силу большей удаленности от полости, обусловленной геометрическими особенностями отливаемой детали.

Рис. 6. Визуализация заполнения полости фронтом расплава во времени

Кроме того, помимо полного заполнения формы, при анализе результатов моделирования данной детали было выявлено, что волокна, армирующие данную структуру, распределены достаточно однородно, что положительно сказывается на прочности конструкции. Также максимальные значения объёмной усадки и коробления относительно не велики. Максимальное коробление составляет 0,5 мм при характерной длине детали порядка 200 мм. В среднем объемная усадка однородна и не превышает 0,5%, что является хорошим показателем для пластмасс.

Рис. 7. Местоположение возможных линий спая

Также были определены зоны потенциальных линий спая - они представлены на Рис. 7.

Рис. 8. Ориентация волокон в детали

Рис. 9. Полное коробление, мм

Рис. 10. Относительная объемная усадка, %

В результате моделирования задачи о литье тонкостенной решётчатой конструкции в программной системе Moldex3D:

1. Был промоделирован процесс литья изделия из армированного волокнами полипропилена под давлением, причём при литье в изначальной конфигурации оснастки был выявлен эффект неполного впрыска.

2. Для ликвидации эффекта неполного впрыска система литниковых каналов была модернизирована наряду с условиями процесса. Была подобрана такая совокупность оснастки и условий процессов, что неполного впрыска удалость избежать.

3. Были получены возможные места образования линий спая, ориентация армирующих волокон по детали в результате проливки.

4. Было получено полное коробление и объемная усадка детали, последняя достаточно однородна по всей модели и в целом не превышает 0.5%, что является достаточно хорошим показателем для тонкостенных пластмассовых деталей.

Посетите наши веб-проекты: