Plastics_7_2021

ТЕХНОЛОГИИ П Л А С Т И К С № 7 ( 2 1 3 ) 2 0 2 1 w w w . p l a s t i c s . r u 26 обычно составляет 40 тыс. 1/с, для не- наполненного полипропилена (ПП) — 100 тыс. 1/c. Превышение рекомендуе- мых значений скорости сдвига при литье под давлением происходит на коротких участках течения во впускных литнико- вых каналах, исключением являются тонкостенные детали и микроизделия, для которых высокие скорости сдвига характерны и для оформляющей полости литьевой формы. В ходе экспериментального исследо- вания [6] многократное (более 20 раз для ПС и более 9 раз для ПП) превышение рекомендуемых значений максимальной скорости сдвига на относительно корот- ком участке канала (длина этого участка составляла 8 мм, что в несколько раз пре- вышает длину обычных впускных каналов) не вызвало существенного изменения (бо- лее 10%) механических характеристик ПС и ПП. При этом показатель текучести расплава (ПТР) у ПС уменьшился на 7%, а у ПП увеличился на 17%. Обычно термо- пластичный материал считают стабильным в условиях переработки при отклонениях ПТР и показателей механических параме- тров в пределах 15%. Компромиссные решения и приоритеты В реальных конструкциях невозмож- но обеспечить строгое выполнение всех принципов конструирования и критиче- ских условий. Например, сбалансиро- ванность заполнения для оформляющей полости недостижима из-за присутствия застойных областей в углах, ребрах, бо- бышках и прочих областях. Невозможно неукоснительно выполнить принцип одно- направленной молекулярной ориентации ввиду изменения направлений течения расплава при достижении фронтами пото- ков торцевых участков, обтекании знаков и прочих особенностей процесса запол- нения, вызывающих изменение направле- ний течения расплава. Поэтому пользо- вателю необходимо принимать решение о допустимых несбалансированности и неоднородности молекулярной ориента- ции, в том числе с учетом влияния толщины стенки (как было отмечено выше). Возможность соблюдения принципов конструирования и критических условий зависит от цифровой модели литьевого процесса, в том числе метода расчета: некоторые требования являются недости- жимыми в 3D-расчете, в то время как их можно с легкостью выполнить при 2,5D- моделировании. Поскольку строгое соблюдение прин- ципов конструирования и критических условий на практике оказывается не- возможным, решение на основе CAE- расчетов всегда является компромиссным: соблюдение одних принципов конструи- рования достигается при нарушении других. Для оценки результатов расчета пользователь CAE-системы вынужден осо- знанно или неосознанно использовать си- стему приоритетов, которая может кор- ректироваться при изменении материала, конструкции изделия и литьевой формы и прочих условий задачи. Пользователь порой допускает выход за рекомендуемые пределы критических условий, если запредельные значения наблюдаются для небольшого количества элементов сетки. Фактически это означа- ет игнорирование критерия, так как вы- ход за установленные пределы практиче- ски всегда происходит для относительно небольшого числа элементов. Неопределенности Прогнозирование дефектов литьевых изделий и проблем технологического про- цесса с помощью CAE-систем выполняет- ся при наличии обширных зон неопреде- ленности, обусловленных ограничениями цифровой модели процесса и материала. Конечно, неопределенности приходится учитывать при выборе решений в любой инженерной деятельности. Однако при CAE-расчетах литья под давлением термо- пластов неопределенности затрагивают важнейшие явления и факторы, опреде- ляющие качество продукции и произво- дительность технологического процесса. При оценке результатов расчета на основе принципов конструирования и критических условий пользователь CAE- системы сталкивается с неопределенно- стями самой системы критериев, которые Области неопределенности Термостабильность при переработке Средняя Наполнители и добавки Добавки ТЭП Способность материала к кристаллизации Быстро кристаллизующийся Медленно кристаллизующийся Аморфный Разнотолщинность Тип изделия С микрорельефом Толстостенное Мелкое Сверх1 тонкостенное Тонкостенное Средней толщины Высокая Высокая Низкая Низкая Без наполнителя Дисперсные наполнители Короткое волокно Длинное волокно Неоднородность кристаллической структуры Термоокислительная деструкция при переработке Коробление и остаточные напряжения Прочность и ударопрочность спаев Рейтинг критериев оценки результатов расчета Максимальная объемная усадка (1) Задержка течения (2) Струйное заполнение (3) Ориентация волокнистого наполнителя (4) Фрейминг (5) Положение спаев (6) Обратное течение (7) Минимальная объемная усадка (8) Колебание максимальной объемной усадки ( ↓ ) Время достижения максимального давления для спаев ( ↓ ) Температура фронтов потоков при образовании спаев ( ↑ ) Угол схождения потоков при образовании спаев (0) Максимальное давление при впрыске (0) Баланс потоков в оформляющей полости (0) Глубина утяжин (0) Максимальная скорость сдвига (0) Максимальное напряжение сдвига (0) Молекулярная ориентация (0) Рисунок 1. Дерево критериев оценки результатов расчета для толстостенного изделия из ПФС, наполненного коротким стекловолокном, с высокими требованиями в отношении точности и ударопрочности