Modelowanie procesu wypełniania gniazda formy wtryskowej

• Autorzy: Bociąga E.

Warianty tytułu

EN

Computer simulation of the injection mold cavity filling process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono symulację komputerową zjawisk występujących w fazie wypełniania gniazda formującego, rozpatrując przy tym wpływ sposobu doprowadzania tworzywa do gniazda formującego - z jednej [sposób (a)] lub równocześnie z dwóch przeciwległych stron gniazda [sposób (b)] - na przebieg procesu jego wypełniania. Symulaqę przeprowadzono za pomocą specjalistycznego programu CAE C-Mold ver. 99.1, modelując przepływ PE-HD w formie wtryskowej z gniazdami, w których wytwarza się znormalizowane próbki do rozciągania. Stwierdzono, że sposób doprowadzenia tworzywa do gniazda formującego odgrywa istotną rolę w omawianym procesie. Doprowadzenie tworzywa w sposób (b) wymaga mniejszego (o ok. 30%) ciśnienia do wypełnienia gniazda niż w sposobie (a); jest to efektem skrócenia drogi i związanego z tym zmniejszenia oporów przepływu tworzywa. Rozkłady ciśnienia i temperatury wzdłuż wyprasek odpowiadające sposobowi (a) i (b) są odmienne i mogą wpływać na różny stan naprężeń wewnętrznych w zestalonych wypraskach oraz (temperatura) na ich skurcz i odkształcenie. Odmienny rozkład szybkości ścinania w poszczególnych warstwach wypraski w sposobach (a) i (b) oddziaływuje na powstanie określonej struktury tworzywa wypraski, a w wyniku tego i na jej właściwości. Wyniki omawianej symulacji pozwalają więc na lepsze zrozumienie przebiegu procesu wypełniania gniazda oraz jego wpływu na właściwości wyprasek. W przypadku doprowadzania tworzywa z dwóch stron gniazda symulacja umożliwia też ustalenie położenia obszarów łączenia strumieni tworzywa.

EN

Filling of the injection mold cavity was analyzed in relation to the feeding mode: (i) at one end, (ii) simultaneously at the two ends of the cavity. The CAE C-Mold ver. 99.1 routine was used to simulate the flow of HDPE through the injection mold equipped with the cavities used to form standard (PN-EN ISO 527:1998) tensile bars. The feeding mode was found to play an essential role: in mode (u), the polymer pressure required for the cavity to be completely filled was by 30% lower than in mode (i) (Fig. 4), because the pathway of flow was shorter and the resistance to flow was reduced. The modes (i) and (ii) result in differentiated distributions of pressures and temperatures (Fig. 5) along the molded piece axis, and they variously affect the distribution of residual stresses in, and the shrinkage and warpage of, the solidified molded piece. Again, the shear rate is higher in mode (i) than in (ii) (Fig. 6) and affects the structure of the molded piece and hence also its properties. Simulations of the melt front displacement in the cavity enable the cavity filling process and its effect on the properties of the molded pieces to be better understood. In mode (ii), simulations make it possible to determine the position of the weld line.

Słowa kluczowe

PL

wtryskiwanie; wypełnianie gniazda formującego; symulacja komputerowa

EN

injection molding; filling of injection mold cavity; computer simulation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 47, nr 2
• Strony: 122--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bociąga E.

• Politechnika Częstochowska, Katedra Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Zarządzania Produkcją, Al Armii Krajowej 19c, 42200 Czestochowa, Poland,

Bibliografia

• 1. Menges G., Mohren P.: „How to Make Injection Molds", Hanser Publishers, Monachium 1986, str. 385.
• 2. Potsch G., Michaeli W.: „Injection Molding. An Introduction", Hanser Publishers, Monachium — Wiedeń — Nowy Jork 1995, str. 195.
• 3. Sikora R.: „Przetworstwo tworzyw wielkocząsteczkowych", Wydawnictwo Edukacyjne, Warszawa 1993, str. 528.
• 4. Smorawiński A.: „Technologia wtrysku" WNT, Warszawa 1989, str. 460.
• 5. Zawistowski H., Frenkler D.: „Konstrukcja form wtryskowych do tworzyw termoplastycznych", WNT, Warszawa 1984, str. 393.
• 6. Lee Но-S.: Polym. Eng. Sci. 1997, 37, 559.
• 7. Buchmann M., Theriault R., Osswald T. A.: Polym. Eng. Sci. 1997, 37, 667.
• 8. Kennedy P.: „Flow Analysis of Injection Molds", Hanser Publishers, Monachium — Wiedeń — Nowy Jork 1995, str. 237.
• 9. Chiang H. H., Hieber C. A., Wang К. K.: Polym. Eng. Sci. 1991, 31, 116 i 125.
• 10. Chen B. S., Li u W. H.: Polym. Eng. Sci. 1994, 34, 835.
• 11. Tanguy P. A., Grygiel J. M. Polym. Eng. Sci. 1993, 33,1229.
• 12. Papathanasiou T. D., Kamal M. R.: Polym. Eng. Sci. 1993, 33, 400.
• 13. Greene J. P.: Polym. Eng. Sci. 1997, 37, 590.
• 14. Kim M. S., Lee W. L, Lee J. S.: Intern. Polym. Process. 1996,11, 58.
• 15. Sato T., Richardson S. M.: Polym. Eng. Sci. 1995, 35, 850.
• 16. Papathanasiou T. D.: Intern. Polym. Prrocess. 1996, 11, 275.
• 17. Szydłowski W., Brzoskowski R.: Polimery 1984, 29, 110.
• 18. Wilczyński K.: Polimery 1999, 44, 407.
• 19. VerWeyst В. E., Tucker III Ch. L„ Foss P. H., O'Gara J. F.: „Fiber Orientation in 3-D Injection Molded Features: Prediction and Experiment", PPS-15, Fifteenth Annual Meeting, 's Hertogenbosch, Holandia 1999, str. 85.
• 20. Chung S. T., Kwon T. H.: Polym. Eng. Sci. 1995, 35, 604.
• 21. Guo X., Isayev A. I., Guo L.: Polym. Eng. Sci. 1999, 39, 2096 i 2132.
• 22. Guo X., Isayev A. I.: Intern. Polym. Process. 1999, 14, 377 i 387.
• 23. Sikora R.: „Podstawy przetworstwa tworzyw wielkocząsteczkowych", Wyd. Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 1992, str. 501.
• 24. Carreau P. J., De Kee D. C. R., Chhabra R. P.: „Rheology of Polymeric Systems. Principles and Applications", Hanser Publishers, Monachium — Wiedeń — Nowy Jork 1997, str. 520.
• 25. De Kee D., Chan Man Fong C. F., Sun N.: „Useful Rheological Models for Industrial Applications", PPS-15, Fifteenth Annual Meeting, 's Hertogenbosch, Holandia 1999, str. 51.
• 26. Praca zbiorowa: „Processing of Thermoplastics Materials" (red. Bernhardt E.), Reinhold, Nowy Jork 1959.
• 27. Spencer R. S., Gilmore G. D.: J. Appi. Phys. 1950, 21, 523.
• 28. Hieber C. A.: Intern. Polym. Process. 1997, 12, 249.
• 29. Simha R., Wilson P. S., Olabisi O.: Koloid — Zeitschrift und Zeitschrift fur Polymere 1973, 251, 402.
• 30. Bociąga E.: Adv. Manufact. Sci. Technol. 2000, 24, 89.
• 31. Bociąga E.: J. Inj. Mold. Technol. 2001, 5,15.
• 32. Bociąga E.: Polimery 2001, 46, 638.
• 33. „C-MOLD Design Guide. A Resource for Plastics Engineers". C-MOLD Ithaca, Nowy Jork 1998., str. 336.
• 34. „C-MOLD Reference Manual". C-MOLD Ithaca, Nowy Jork 1997.
• 35. Hieber A.: „Melt-Viscosity Characterization and its Application to Injection Molding", w pracy zbiorowej „Injection and Compression Molding Fundamentals" (red. Isayev A. I.), Marcel Dekker, Inc., Nowy Jork 1987.
• 36. Verhoyen O., Dupret F.: J. Non-Newtonian Fluid Mech. 1998, 74, 25.
• 37. Zawistowski H., Zięba S.: „Ustawianie procesu wtrysku", Plastech, Warszawa 1995, str. 140.