Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis of residual stress and deformation of injection moulded parts manufactured from polymeric composite with different processing conditions

Kwiatkowski D., Gnatowski A., Nabiałek J.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 4

294-298

EN

Simulations of the injection moulding process of polypropylene with a glass fibre content were conducted using special software - MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT ver. 4.1. A seven - parametric rheological Cross - WLF model was chosen for the research. For holding phase simulation as well as to determine the inner stresses and deformation of the parts, the pvT dependence should be known. The Tait equation was used in the numerical calculations. In the first step of the simulation a solid model of the part was created using the Master Modeller modulus of I-DEAS NX software. A sample for cracking resistance tests, of the SENB type, with runners was modelled. Then the cooling conditions were introduced to the program. The next step modelled the injection mould geometrical shape and mesh creation. The crucial moment in the simulation is the introduction of the data describing the processed polymer properties. They were the thermal properties as well as the rheological and mechanical properties of the injected composite: PP with a 25% glass fibre content. In the next step, the processing conditions were entered into the simulation program (Moldflow Plastisc Insight ver. 4.1). The simulation research was conducted on the basis of the design of an experiment that was prepared with the use of Statistica 6.0 software. The changes of four processing parameters were taken into account: holding pressure, injection temperature, injection velocity and mould temperature. The simulations were made for extreme values of these parameters. The results of the numerical simulations of the residual stresses and strains on the injection moulded parts are presented graphically and conclusions were drawn from them.

PL

Symulację procesu wtryskiwania kompozytu polipropylenu z włóknem szklanym przeprowadzono za pomocą specjalistycznego programu MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT ver. 4.1. Do badań przyjęto siedmioparametrowy model reologiczny Crossa - WLF. Do symulacji fazy docisku oraz w celu określenia naprężeń własnych i odkształcenia wyprasek jest niezbędna znajomość zależności pvT. W obliczeniach numerycznych wykorzystano równanie Taita. W pierwszym etapie symulacji zbudowano model bryłowy wypraski, który przeprowadzono za pomocą modułu Master Modeler Pakietu I- DEAS NX. Model obejmuje próbkę pomiarową do badań odporności na pękanie typu SENB i układ wlewowy. Następnie wprowadzono do programu warunki chłodzenia wypraski. W kolejnym kroku zamodelowano kształt geometryczny formy wtryskowej i nałożono siatkę MES. Kluczowym momentem w badaniach symulacyjnych jest wprowadzenie do symulatora danych opisujących właściwości przetwarzanego tworzywa. Dane te obejmują właściwości cieplne, reologiczne i mechaniczne wtryskiwanego kompozytu PP z 25% zawartością włókna szklanego. W kolejnym kroku wprowadzono do programu symulacyjnego (Moldflow Plastisc Insight ver. 4.1) warunki procesu wtryskiwania. Badania symulacyjne przeprowadzono, opierając się na sporządzonym programie badań. Program ten został opracowany z wykorzystaniem pakietu Statistica 6.0. Uwzględniono w nim zmienność czterech parametrów procesu wtryskiwania: ciśnienia docisku, temperatury wtryskiwania, prędkości wtryskiwania oraz temperatury formy. Symulacje przeprowadzono dla skrajnych parametrów procesu wtryskiwania. Wyniki symulacji numerycznych naprężeń własnych i odkształceń wyprasek przedstawiono graficznie i sformułowano wnioski.

2

Skurcz wtryskowy a zależność p-v-T

Kowalska B.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 4

280-285

PL

Przedstawiono obliczenia symulacyjne skurczu objętościowego (Sv) i odkształcenia wyprasek z polipropylenu izotaktycznego "Malen P" typ J-400 uzyskanych w procesie wtryskiwania. Wykorzystano zależności pomiędzy ciśnieniem, objętością właściwą a temperaturą (p-v-T) otrzymane w różnych warunkach ochładzania polimeru. Symulację przepływu w formie wtryskowej oraz skurczu objętościowego i odkształcenia wyprasek uzyskiwanych z zastosowaniem rozmaitych parametrów procesu wtryskiwania przeprowadzono za pomocą programu "Moldflow Plastics Insight ver. 4.1". Do aproksymacji danych p-v-T przyjęto 7-parametrowy model reologiczny Crossa-WLF (tabela 1) oraz termodynamiczne równanie stanu Taita. Przedstawione wartości skurczu oraz odkształcenia wypraski odnoszące się do różnych szybkości ochładzania polimeru znacznie różnią się między sobą - różnice dochodzą do 35%. Świadczy to o istotnym wpływie charakteru zależności p-v-T wykorzystywanych do symulacji procesu.

EN

Simulation calculations of contraction in volume (Sv) and strain of moldings made of isotactic polypropylene "Malen P" type J-400 prepared by injection molding, were presented (Fig. 1, 2). Relations between pressure, specific volume and temperature (p-v-T) obtained in various conditions of polymer cooling were applied. The simulations of the flow in the mold as well as of the contraction in volume and strain of molding were done with use of the program "Moldflow Plastics Insight ver. 4.1". Rheological 7-parameter Cross-WLF model and thermodynamic Tait’s state equation were used for p-v-T data approximation (Table 1-2). The values of contraction and strain of moldings (Fig. 3-6), relating to various cooling rates, differ significantly. The differences reach 35%. It confirms the significant influence of p-v-T data used in the process simulation.

3

Problematyka krystalizacji polimerów w procesie wtryskiwania

Kowalska B.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 2

83-87

PL

Przedstawiono charakterystykę krystalizacji w warunkach procesu wtryskiwania częściowo krystalicznych polimerów termoplastycznych. Omówiono kształtowanie się struktury krystalicznej podczas kolejnych faz trwania tego procesu. Opisano zaczerpnięte z literatury modele matematyczne ujmujące kinetykę krystalizacji izotermicznej oraz nieizotermicznej z punktu widzenia możliwości ich wykorzystania w procesie wtryskiwania. Przedstawiono również metodę określania zależności pomiędzy ciśnieniem, objętością właściwą a temperaturą (p-v-T) w przypadku dużej szybkości ochładzania wyprasek, a więc w rzeczywistych warunkach wtryskiwania, z uwzględnieniem kinetyki krystalizacji. Zaprezentowany tok obliczeń odniesiono także do częściowo krystalicznych polimerów termoplastycznych.

EN

The characteristics of crystallization of partially crystalline thermoplastic polymers during the injection molding was presented. The formation of crystalline structure during the subsequent stages of this process was discussed. On the basis of literature data the mathematical models describing the kinetics of isothermal and non-isothermal crystallization processes were characterized from the point of view of possibility of their use in the injection molding process. As well the method of determination of pressure, specific volume and temperature dependence (p-v-T) at fast cooling of moldings i.e. at actual injection molding conditions, taking into account the crystallization kinetics, has been presented. The calculations presented relate also to partially crystalline thermoplastic polymers.

4

Processing aspects of p-v-T relationship

Kowalska B.

Polimery

|

2006

|

T. 51, nr 11-12

862-865

EN

The pressure-specific volume-temperature (p-v-T) relationship of polymers are important for the analysis of injection molding process. In the study, the p-v-T data for polypropylene Malen P type J-400 were measured during slow isobaric cooling. From the results of these measurements, the p-v-T data of the amorphous and semi-crystalline phases were obtained. The crystallization kinetics of the sample was determined using DSC measurements and the results have been fitted to the Nakamura-Hieber model to obtain equation parameters. Then the p-v-T behavior corresponding to the high cooling rate used in molding process was obtained.

PL

Znajomość zależności ciśnienie-objętość właściwa-temperatura (p-v-T) dotyczących polimerów jest istotna w analizie procesu wtryskiwania. W ramach tej pracy wyznaczono zmiany v podczas powolnego izobarycznego ochładzania polipropylenu (Malen P typ J-400) stosując różne wartości ciśnienia z przedziału 0,1-160 MPa (rys. 1). Otrzymane wyniki opisano za pomocą równania Taita określając parametry dobierane odnoszące się do stanu ciekłego i stałego polimeru (tabela 1 i 2). Kinetykę krystalizacji próbek wyznaczano za pomocą pomiarów DSC (rys. 2), a wyniki opisano korzystając z modelu Nakamury-Hiebera (tabela 3). Za pomocą symulacji komputerowej określono zależność p-v-T odpowiadającą wysokim szybkościom chłodzenia polimeru, czyli takim jakie stosuje się w procesie wtryskiwania.

5

Termodynamiczne równania stanu polimerów a procesy przetwórcze

Kowalska B.

Polimery

|

2002

|

T. 47, nr 2

166-174

PL

Przedstawiono przegląd termodynamicznych równań stanu polimerów z punktu widzenia ich użyteczności w procesach przetwórczych. Równania te podzielono na teoretyczne oraz doświadczalne. Wśród tych pierwszych wyróżniono równanie Simhy-Somcynsky'ego (oparte na modelu komórkowym), równanie Isinga (wyprowadzone w odniesieniu do polimerów w stanie ciekłym z założeniem modelu sieci krystalicznej), równanie Pastine'a i Warfielda (wykorzystujące teorię łańcucha drgającego w sztywnym cylindrze) oraz równanie Whitakera-Griskey'a (oparte na teorii stanów odpowiadających sobie). Analizę równań doświadczalnych skoncentrowano na dwóch z nich, najczęściej wykorzystywanych w przetwórstwie tworzyw, mianowicie na równaniu Spencera-Gilmore'a oraz Taita. Omówiono także możliwości wykorzystania termodynamicznego równania stanu w przetwórstwie na przykładzie procesu wtryskiwania. Na wykresach p-v-T przedstawiono przeebieg takich procesów w gnieździe formującym (również podczas wtryskiwania z dociskaniem). Oceniono możliwości zastosowania termodynamicznych równań stanu do opisu dużej liczby polimerów, różniących się właśaściwościami i stanami skupienia oraz występujących w szerokim zakresie ciśnienia i temperatury. Podkreślono fakt, że wiedza na temat zależności pomiędzy równaniem stanu a podstawami przetwórstwa tworzyw wielkocząsteczkowych jest wciąż niedostateczna.

EN

Thermodynamic EoS of polymers are reviewed and their applications to processing of polymers are presented. Of the theoretical EoS, the Simha-Somcynski equation (cellular model), the Ising equation (crystal lattice model applied to liquid polymers), the Pastine-Warfield equation (liquid polymer chain vibrating in a rigid cylinder), and the Whitaker-Griskey equation (based on the theory of corresponding states) are discussed. Of the empirical EoS, the Spencer-Gilmore and the Tait equations are described, most frequently used in the processing of polymers. EoS applications to injection molding are presented in terms of p-v-T diagrams used to analyze forming cavity processes and injection-compression molding. Possible applications of EoS are explored, intended to describe a large number of polymers differing in property data and aggregation states over broad pressure and temperature ranges. The relationships between EoS and polymer processing fundamentals have so far been little looked into.