Plastics_5_2021

СПЕЦТЕМА/ ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОТРАСЛИ П Л А С Т И К С № 5 ( 2 1 1 ) 2 0 2 1 w w w . p l a s t i c s . r u 32 ющей полости завершен или суммарная толщина застывших пристенных слоев достигает толщины канала. Если послед- нее происходит до окончания заполне- ния соответствующей области, возникает недолив. В дополнение к этому тепловой расчет литьевой формы позволяет учесть ее ло- кальный тепловой баланс для определен- ной конструкции оформляющей полости и каналов системы охлаждения, темпе- ратуры и расхода хладагента, времени цикла и прочего. В цифровых моделях стадии запол- нения фонтанное течение у фронта потока либо вообще не учитывается (в 2,5D-методе и некоторых вариантах 3D- метода), либо учитывается (в 3D-расчете) со значительными упрощениями, хотя это явление оказывает большое влияние на качество литьевых изделий. Современные модели процесса за- полнения не позволяют рассмотреть явления, которые происходят непосред- ственно на поверхности фронта потока (рис. 1, область Б) при доминирующем охлаждении, поскольку это охлаждение происходит главным образом благодаря конвекции воздуха, вытесняемого рас- плавом из каналов литниковой системы и оформляющей полости. Образую- щаяся при охлаждении фронта потока пленка из застывшего термопласта, ко- торая может деформироваться или раз- рываться под действием повышающегося давления расплава, является причиной дефектов внешнего вида — так называе- мых следов течения [4]. Начальные и граничные условия Цифровая модель стадии процесса включает начальные и граничные усло- вия, оказывающие значительное влияние на результаты расчетов, а также ограни- чивающие области корректного исполь- зования цифровой модели. К начальным условиям стадии заполнения относится начальная температура расплава, кото- рая при расчетах обычно задается опре- деленным значением, хотя известно, что в реальном процессе перед началом стадии заполнения имеется пространственное распределение температуры расплава в дозе впрыска, изменяющееся при смене условий стадий пластикации (температу- ры по зонам материального цилиндра, скорости вращения шнека, противодав- ления и конструкции шнека). Температу- ра расплава в дозе впрыска изменяется в ходе впрыска и подпитки по-разному в разных точках дозы впрыска (рис. 2). На рисунке 2, демонстрирующем результаты экспериментального изме- рения температуры расплава ненапол- ненного ПП в предшнековой области материального цилиндра с помощью «сеточных» датчиков температуры 1 (А) и 2 (Б), указано относительное расстоя- ние от оси материального цилиндра r/R: r — радиальное расстояние от точки кон- троля до оси материального цилиндра, R — внутренний радиус материального цилиндра. Датчик 1 расположен ближе к шнеку, датчик 2 — перед входом в сопло литьевой машины, стрелками отмечено окончание впрыска [5]. Увеличение температуры расплава на стадии заполнения в некоторых зо- нах дозы впрыска происходит из-за дис- сипативного тепловыделения, вызванно- го влиянием адиабатического сжатия и сдвигового течения, при доминирующем влиянии адиабатического сжатия [5-6]. Охлаждение в других зонах вызвано вли- янием отвода тепла из-за контакта сопла с литьевой формой. Представленные на 203 Температура расплава, °С Время, с 200 197 194 2 3 1 4 7 8 10 6 9 5 191 188 0 3 6 9 12 203 Температура расплава, °С Время, с 200 197 194 191 188 0 3 6 9 12 Относительное расстояние r/R: 0 (кривые 1 и 6); 0,2 (кривые 2 и 7); 0,4 (кривые 3 и 8); 0,6 (кривые 4 и 9); 0,8 (кривые 5 и 10) Рисунок 2. Результаты экспериментального измерения температуры расплава ненаполненного ПП в предшнековой области материального цилиндра в литьевом цикле с помощью «сеточных» датчиков температуры 1 (А) и 2 (Б) А Б