Дослідження процесу утворення ліній спаю

Abstract

Метою досліджень є аналіз критеріїв утворення ліній спаю та мінімізація їх утворення за допомогою підбору таких параметрів режиму лиття, як температура форми та температура розплаву. Для прогнозування утворення ліній спаю при литті полімерів під тиском розроблено комп’ютерну розрахункову модель і визначено діапазон температур розплаву та форми при яких лінія спаю для представленої деталі буде відсутня. За один із критеріїв утворення ліній спаю пропонується взяти кут зустрічі фронтів потоків розплаву, за інший критерій – температуру таких фронтів. За приклад деталі, отриманої методом лиття під тиском, було обрано виріб у формі лопатки, які застосовуються для випробувань на міцність. Перероблюваним матеріалом вибрано композицію полівінілхлориду. Для аналізу залежності лінію спаю від температури форми були проаналізовані числові дослідження таких параметрів, як кут зустрічі фронтів потоків та температура фронтів потоків при певних температурах форми. Підтверджено вплив температури розплаву на степінь утворення дефекту типу лінії спаю. Правильно підібрана температура форми та розплаву для полімерної деталі, що формується методом лиття під тиском, сприяє усуненню дефекту. Кут спаю набуває мінімального значення при температурі розплаву 210 ºC і температурі форми 55-65 ºC. Підвищення температури на лінії спаю прямо пропорційне підвищенню температури розплаву. Лінія спаю при температурі розплаву 185 ºC і нижче відсутня. Створено математичну модель неізотермічної течії ламінарних потоків неньютонівської рідини, яка описує процес заповнення прес-форми під час лиття під тиском. Підтверджено вплив температури розплаву на параметри лінії спаю. Оптимальна температура розплаву для усунення лінії спаю є 180-185 ºC, а температура форми 80 ºC. Числове моделювання процесу утворення ліній спаю дозволяє підібрати температуру форми та розплаву, за рахунок чого буде мінімізований дефект готової деталі.

Целью исследований является анализ критериев образования линий спая и минимизация их образования посредством подбора таких параметров режима литья, как температура формы и температура расплава. Для прогнозирования образования линий спая при литье полимеров под давлением разработана компьютерная расчетная модель и определен диапазон температур расплава и формы при которых линия спая для представленной детали будет отсутствовать. За один из критериев образования линий спая предлагается взять угол встречи фронтов потоков расплава, другой критерий – температуру таких фронтов. В качестве примера детали, полученной методом литья под давлением, было выбрано изделие в форме лопатки, применяемые для испытаний на прочность. Перерабатываемым материалом выбрана композиция поливинилхлорида. Для анализа зависимости линии спая от температуры формы были проанализированы числовые исследования таких параметров, как угол встречи фронтов потоков и температура фронтов потоков при определенных температурах формы. Подтверждено влияние температуры расплава на степень образования дефекта типа спая. Правильно подобранная температура формы и расплава для полимерной детали, формируемая методом литья под давлением, способствует устранению дефекта. Угол спая приобретает минимальное значение при температуре расплава 210 ºC и температуре формы 55-65 ºC. Повышение температуры на линии спая прямо пропорционально повышению температуры расплава. Линия спая при температуре расплава 185 ºC и ниже отсутствует. Создана математическая модель неизотермического течения ламинарных потоков неньютоновской жидкости, описывающая процесс заполнения пресс-формы во время литья под давлением. Подтверждено влияние температуры расплава на параметры спая. Оптимальная температура расплава для устранения линии спая 180-185 ºC, а температура формы 80 ºC. Числовое моделирование процесса образования линий спая позволяет подобрать температуру формы и расплава, за счет чего будет минимизирован дефект готовой детали.

The purpose of the research is to analyze the criteria for the formation of joint lines and minimize their formation by selecting such parameters of the casting mode as the temperature of the mold and the temperature of the melt. To predict the formation of joint lines during injection molding of polymers, a computer calculation model was developed and the range of melt temperatures and shapes at which the joint line for the presented part will be absent was determined. It is proposed to take the meeting angle of the fronts of melt flows as one of the criteria for the formation of fusion lines, and the temperature of such fronts as another criterion. As an example of a part obtained by the method of injection molding, a product in the form of a blade, which is used for strength tests, was chosen. Polyvinyl chloride composition was chosen as the recyclable material. To analyze the dependence of the joint line on the temperature of the mold, numerical studies of such parameters as the angle of the meeting of the flow fronts and the temperature of the flow fronts at certain mold temperatures were analyzed. The influence of the melt temperature on the degree of defect formation of the joint line type has been confirmed. Correctly selected mold and melt temperature for a polymer part formed by the injection molding method helps to eliminate the defect. The joint angle takes on a minimum value at a melt temperature of 210 ºC and a mold temperature of 55-65 ºC. The rise in temperature at the junction line is directly proportional to the rise in melt temperature. There is no melting line at a melt temperature of 185 ºC and below. A mathematical model of the non-isothermal flow of laminar flows of a non-Newtonian fluid was created, which describes the process of filling the mold during injection molding. The influence of the melt temperature on the parameters of the joint line has been confirmed. The optimal temperature of the melt to eliminate the fusion line is 180-185 ºC, and the temperature of the mold is 80 ºC. Numerical modeling of the process of formation of joint lines allows you to choose the temperature of the mold and melt, due to which the defect of the finished part will be minimized.