Plastics_3_2021

ТЕМА НОМЕРА/ УМНОЕ ЛИТЬЕ П Л А С Т И К С № 3 ( 2 0 9 ) 2 0 2 1 w w w . p l a s t i c s . r u 25 от 8 до 12 мм, в линзу, толщина которой 1,8 мм, при этом полученная конфигура- ция весьма сложна для изготовления мето- дом литья из-за резкого перепада толщин. Как показали натурные эксперименты, при литье данной детали возникает недо- пустимо высокое коробление и «воздуш- ные ловушки», появляются косметические дефекты на лицевой стороне прибора — утяжины. Перед специалистами компании CoreTech, к которой обратились инжене- ры из Motherson, встала задача миними- зации коробления и риска возникновения утяжин, для чего и использовалось ком- пьютерное моделирование с помощью программного продукта Moldex3D. Сначала была создана расчетная конечно-элементная модель (содержит 6,2 млн элементов) исходного варианта дизайна и использовано время охлаж- дения, заданное заказчиком по умолча- нию — 4,2 с (температура формы 75°C, температура расплава 240°C, матери- ал — ПММА Plexiglas 8N). В результате предварительного моделирования стало ясно, что сама конфигурация отливаемой сборки провоцирует резкое торможение потока расплава в зоне крепления дета- ли, что чревато возникновением непро- лива. Было предложено ввести новый конструкционный элемент — направ- ляющую потока. Были рассмотрены две конфигурации (условно 100-процентная и 50-процентная, рис. 2), в результате выбрали 50-процентную конфигурацию направляющей как оптимальную в силу того, что она позволяла наилучшим об- разом стабилизировать поведение по- тока расплава, сделав его максимально однородным (рис. 3). Далее было обнаружено, что на тор- цевой поверхности детали высок риск воз- никновения «воздушных ловушек», так как из-за слишком острого угла конусности отливки поток расплава движется внутри литьевой полости неоптимально. С по- мощью Moldex3D инженерам Motherson удалось подобрать нужный угол конус- ности, при этом изменения в дизайне из- делия не сказались на его функциональ- ности (рис. 4). Также благодаря расчетам в Moldex3D была найдена оптимальная конфигурация зоны крепления изделия (рис. 5): уменьшено количество ребер, увеличена их толщина, что позволило радикально снизить количество потенци- альных зон захваченного газа. Более того, расчеты в Moldex3D и по- следующие изменения конфигурации из- делия и условий литья позволили снизить размер утяжин детали втрое: с 0,035 до 0,013 мм, то есть до уровня, уже не заметного глазу человека. В конце исследования было оценено коробление исходной детали. В неко- торых точках оно достигало 0,68 мм, что на порядок выше определенного заказчиком допуска 0,05 мм. После редизайна изделия было рассчитано максимальное коробление на уровне 0,22 мм, а также получено распределе- ние коробления по контрольным точкам, расположенным по длине детали. Тогда специалисты Motherson с помощью ин- женеров компании CoreTech спрогно- зировали с помощью Moldex3D, какую компенсаторную нужно заложить в де- таль с помощью технологии overbend для минимизации коробления и его макси- мальной однородности по всей длине детали. В резуль- тате удалось получить коро- бление по всем контрольным точкам не выше 0,025 мм, что полностью удовлетво- рило технологическим до- пускам. Сравнение параметров детали, изготовленной из пластика по- сле оптимизации в программном продук- те Moldex3D, с результатами расчета в программе показало, что разница реаль- ных и расчетных значений коробления во всех контрольных точках минимальна и не превышает 0,01%, в то время как объемная усадка изготовленной детали составила 0,23% при расчетном значе- нии 0,25% (рис. 6). Немаловажно, что в процессе анализа данной детали в Moldex3D инженерам Motherson уда- лось также снизить общее время цикла литья изделия за счет сокращения на 20 с (с 75 до 55 с) времени охлаждения отливки без негативных последствий для ее качества. Как показывает данный пример, Moldex3D идеально подходит для ре- шения самых разнообразных и сложных задач оптимизации дизайна отливае- мых изделий и технологической оснаст- ки в различных отраслях промышлен- ности. Modeling the Injection Molding Process Ray Wu, Anton Aleksashkin Most of the problems or defects that arise during the injection molding process can be avoided with the help of prior computer simulation based on modern scientific calculation methods such as the finite element one. Moldex3D software comes to help mold designers, designing and process engineers as one of the best computer-aided engineering tools in the today's CAE market. Рисунок 5. Moldex3D позволил спрогнозировать вероятные зоны появления «воздушных ловушек» в зоне крепления детали (А) и модифицировать дизайн с целью уменьшения количества «ловушек» (Б) Рисунок 6. Сравнение численного анализа значений коробления по длине детали с экспериментальными данными показывает хорошую корреляцию расчетов в Moldex3D с короблением реального изделия А Б