Zastosowanie narzêdzi CAx w projektowaniu form wtryskowych )



Podobne dokumenty
BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

SYMULACJA KOMPUTEROWA WTRYSKIWANIA TWORZYWA SZTUCZNEGO W PROCESIE FORMOWANIA OSŁONY SILNIKA SAMOCHODOWEGO

PRÓBA WERYFIKACJI WYNIKÓW SYMULACJI PROCESU WTRYSKIWANIA W WARUNKACH RZECZYWISTYCH

Skurcz przetwórczy wyprasek a warunki wtryskiwania *)

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RBM KW-n Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

NUMERYCZNE SYMULACJE MES FORM WTRYSKOWYCH DO GUMY


Modelowanie przep³ywu tworzyw w procesie wyt³aczania dwuœlimakowego przeciwbie nego

NARZĘDZIA DO PRZETWÓRSTWA POLIMERÓW

ASPEKTY SYMULACJI WTRYSKU ELASTOMERÓW

WIRTUALNA WTRYSKARKA TWORZYW SZTUCZNYCH

ANALIZA NUMERYCZNA MES PROCESU WYTWARZANIA WYPRASKI Z UWZGLĘDNIENIEM PRZETWÓRCZYCH ODKSZTAŁCEŃ SKURCZOWYCH

Powstawanie obszarów ³¹czenia strumieni tworzywa w wypraskach z wielogniazdowej formy wtryskowej )

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Academic year: 2032/2033 Code: RBM SW-s ECTS credits: 3. Field of study: Mechanical Engineering Specialty: Inżynieria systemów wytwarzania

Instrukcja obs³ugi Podstawki do wideokonferencji Nokia PT-8 (do telefonu Nokia 6630) Wydanie 1

Piece rozp³ywowe. Maschinen- und Vertriebs GmbH & Co.KG

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B2

OCENA EFEKTYWNOŚCI KSZTAŁTU I POLA PRZEKROJU KANAŁÓW DOPROWADZAJĄCYCH TWORZYWO W FORMIE WTRYSKOWEJ

Geomagic Design X jest najbardziej wszechstronnym oprogramowaniem, które umożliwia:

ANALIZA MES PROCESU WYTWARZANIA WYPRASKI, BĘDĄCEJ INTEGRALNYM ELEMENTEM KARABINKA WOJSKOWEGO

ZASTOSOWANIE SYSTEMÓW CAX DO PROJEKTOWANIA FORM

WÓJCIK Ryszard 1 KĘPCZAK Norbert 2

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

BU Instrukcja obs³ugi 2009

PRÓBY EKSPLOATACYJNE KOMPOZYTOWYCH WSTAWEK HAMULCOWYCH TOWAROWEGO

Determination of stresses and strains using the FEM in the chassis car during the impact.

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

METODYKA BADAŃ WYZNACZANIA ODPORNOŚCI NA KOROZJĘ NAPRĘŻENIOWĄ ELEMENTÓW Z TWORZYW POLIMEROWYCH

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Symulacyjne wyznaczanie charakterystyk statycznych dla typoszeregu odbojnic cylindrycznych

ANALIZA NUMERYCZNA SKURCZU I ODKSZTAŁCEŃ PRÓBEK SENB WYKONANYCH PRZY ZMIENNYCH PARAMETRACH WTRYSKIWANIA

PORÓWNANIE WYNIKÓW ANALIZY MES Z WYNIKAMI POMIARÓW TENSOMETRYCZNYCH DEFORMACJI KÓŁ KOLEJOWYCH ZESTAWÓW KOŁOWYCH

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Zastosowanie ekologicznych tworzyw kompozytowych. w aplikacjach wykonywanych metodą wtrysku dla przemysłu samochodowego

THE MODELLING OF CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OF HARMONIC DRIVE

Nowoczesne systemy CAD w projektowaniu formy wtryskowej do formowania pokrywy bezpieczników pojazdu samochodowego

THE ANALYSIS OF THE MANUFACTURING OF GEARS WITH SMALL MODULES BY FDM TECHNOLOGY

Transport pneumatyczny œcinków i odpadów

Wylewanie pianek miekkich i twardych - PUR. Pouring of soft and hard foams - PUR. TECHNOLOGIA POLIURETANÓW / POLYURETHANE TECHNOLOGY

Wyznaczanie charakterystyki widmowej kolorów z wykorzystaniem zapisu liczb o dowolnej precyzji

LABORATORIUM TECHNOLOGII NAPRAW WERYFIKACJA TULEJI CYLINDROWYCH SILNIKA SPALINOWEGO

TECHNOLOGICZNOŚĆ WYPRASEK

STEROWANIA RUCHEM KOLEJOWYM Z WYKORZYSTANIEM METOD SYMULACYJNYCH

WP YW STRUKTURY U YTKÓW ROLNYCH NA WYNIKI EKONOMICZNE GOSPODARSTW ZAJMUJ CYCH SIÊ HODOWL OWIEC. Tomasz Rokicki

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI WYPRASEK WYTWARZANYCH METODĄ WTRYSKIWANIA WSPOMAGANEGO GAZEM

SKURCZ PRZETWÓRCZY WYPRASEK WTRYSKOWYCH NAPEŁNIONYCH WŁÓKNEM SZKLANYM

WYROK z dnia 7 wrzeœnia 2011 r. III AUa 345/11

Instrukcja Laboratoryjna

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

DETEKCJA FAL UDERZENIOWYCH W UKŁADACH ŁOPATKOWYCH CZĘŚCI NISKOPRĘŻNYCH TURBIN PAROWYCH

Przep³ywowy, ciœnieniowy ogrzewacz wody DDLT 18, DDLT 21, DDLT 24 basis

PL B1. FAKRO PP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Nowy Sącz, PL BUP 22/ WUP 05/12. WACŁAW MAJOCH, Nowy Sącz, PL

WYKORZYSTANIE OPROGRAMOWANIA ADAMS/CAR RIDE W BADANIACH KOMPONENTÓW ZAWIESZENIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

SZKOLENIA DLA BRANŻY NARZĘDZIOWEJ I PRZETWÓRSTWA TWORZYW SZTUCZNYCH

Projektowanie logistycznych gniazd przedmiotowych

WYKORZYSTANIE WYBRANYCH SYSTEMÓW CAD, CAE W PROJEKTOWANIU ELEMENTÓW WYKONANYCH Z TWORZYW SZTUCZNYCH NA PRZYKŁADZIE SIŁOWNIKA PNEUMATYCZNEGO

Bo ena Kaniuczak Ma³gorzata Kruczek. Abstrakt. Biblioteka G³ówna Politechniki Rzeszowskiej

KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE PROJEKTOWANIA TECHNOLOGII PROCESU TŁOCZENIA Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMU ETA/DYNAFORM 5.8

SZACOWANIE KOSZTÓW CZĘŚCI MASZYN NA ETAPIE PROJEKTOWANIA

Rysunek 4.1. Badania klimatu akustycznego na terenie województwa dolnoœl¹skiego w 2011 r. HA AS

Nawiewniki wirowe typ DLA 7 i DLA 8. LTG Aktiengesellschaft

SPIS TREŒCI. (Niniejszy MSRF stosuje siê przy badaniu sprawozdañ finansowych sporz¹dzonych za okresy rozpoczynaj¹ce siê 15 grudnia 2009 r. i póÿniej.

Zastosowanie MES do wyjaśnienia mechanizmu zużywania w węzłach tarcia

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

Programy komputerowe służące do modelowania procesów

Przep³ywowy ogrzewacz wody, DDLT 12, DDLT 18, DDLT 21, DDLT 24, DDLT 27 Pin Control

AERIS CA 350 VV EASE Zalety Informacje ogólne

WENTYLATOR KANA OWY ODŒRODKOWY W OBUDOWIE D WIÊKOCH ONNEJ SERII VENTS VS PODRÊCZNIK U YTKOWNIKA

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Quatro C. Instrukcja uzytkowania

ANALIZA NUMERYCZNA ZMIANY GRUBOŚCI BLACHY WYTŁOCZKI PODCZAS PROCESU TŁOCZENIA

Badania doświadczalne wielkości pola powierzchni kontaktu opony z nawierzchnią w funkcji ciśnienia i obciążenia

Wyznaczanie sił w przegubach maszyny o kinematyce równoległej w trakcie pracy, z wykorzystaniem metod numerycznych

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

KOMPUTEROWA INTEGRACJA WYTWARZANIA Z ZASTOSOWANIEM OPROGRAMOWANIA I-DEAS. S. Płaska, P. Kozak, P. Wolszczak, M. Kapuśniak

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

Maty Filtracyjne FILTRACJA POWIETRZA W KOMORACH MALARSKICH

Badania mikroskopowe przep³ywu tworzywa w kana³ach 16-gniazdowej formy wtryskowej

Mega trendy w technologiach wtryskiwania Battenfeld Polska PLASTECH 2013

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Ruch granulatu w rozdrabniaczu wielotarczowym

DM-ML, DM-FL. Auxiliary Equipment and Accessories. Damper Drives. Dimensions. Descritpion

2. ANALIZA NUMERYCZNA PROCESU

07. Nauka PTSz z Moldflow.

DIGITALIZACJA GEOMETRII WKŁADEK OSTRZOWYCH NA POTRZEBY SYMULACJI MES PROCESU OBRÓBKI SKRAWANIEM

Plastech 2013, Serock r. Optymalna produkcja na wtryskarkach

EKSPERYMENTALNE ORAZ NUMERYCZNE BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH PRÓBEK OPONY SAMOCHODU TERENOWEGO- ANALIZA PORÓWNAWCZA

WYZNACZANIE KOSZTÓW TRANSPORTU Z WYKORZYSTANIEM OCTAVE 3.4.3

o yska wrzecionowe o yska serii S 618/619/60/62... typ nieroz³¹czny o yska wrzecionowe, serie ³o ysk i ich typy

SYSTEM INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ JAKO NIEZBÊDNY ELEMENT POWSZECHNEJ TAKSACJI NIERUCHOMOŒCI**

PRACE. Instytutu Szk³a, Ceramiki Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych. Nr 2

Transkrypt:

POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 877 JAN ZIOBRO 1) ), ADAM MARCINIEC 2) Zastosowanie narzêdzi CAx w projektowaniu form wtryskowych ) Streszczenie Artyku³ ma charakter przekrojowy, omówiono w nim zastosowanie wzajemnie skorelowanych narzêdzi CAx [wieloaspektowy termin opisuj¹cy zastosowanie ogó³u technik in- ynierskich i narzêdzi komputerowego wspomagania: projektowania (CAD), analiz (CAE), wytwarzania (CAE), itp.]. Zasadnicz¹ czêœæ procesu konstruowania wykonano w parametrycznym programie Inventor. Sprawdzenie poprawnoœci dzia³ania formy prowadzono w programie MSC.MARC. Realizacjê zdolnoœci wype³nienia gniazda formy realizowano w programie Moldflow. Za pomoc¹ tej aplikacji dokonano równie oceny wp³ywu parametrów geometrycznych uk³adu zasilania formy wtryskowej na ciœnienie i si³ê zamkniêcia. Ogó³ tych dzia³añ przeprowadzono z uwzglêdnieniem kryterium minimalizacji obci¹ enia formy. Bior¹c pod uwagê wyniki analiz zbudowano æwiartkowy model geometryczny formy w aplikacji Inventor. Zastosowana metoda analizy sprzê onej w programie MSC.MARC pozwoli³a na dokonanie sprawdzenia formy pod wzglêdem wystêpuj¹cych deformacji oraz zwi¹zan¹ z tym mo liwoœæ rozszczelnienia uk³adu. Wskazano Ÿród³a powstaj¹cych wyp³ywek oraz wystêpuj¹cych niebezpieczeñstw. Poprawnoœæ dzia³ania formy analizowano przede wszystkim pod wzglêdem mo liwoœci zakleszczeñ wystêpuj¹cych w wêÿle s³up-tuleja prowadz¹ca. Na podstawie numerycznych analiz zaproponowano rozwi¹zanie konstrukcji wêz³a s³up-tuleja, pozwalaj¹ce na wyeliminowanie tego niepo ¹danego zjawiska. Wskazano równie najbardziej korzystne pasowanie tego wêz³a oraz jego wymagan¹ czynn¹ d³ugoœæ styku. Kompletny model geometryczny formy zbudowano w programie Inventor na podstawie modeli wynikaj¹cych z przeprowadzonych badañ symulacyjnych. S³owa kluczowe: analizy numeryczne, MSC.MARC, Moldflow, formy wtryskowe, guma, uk³ad przep³ywowy. APPLICATION OF CAx TOOLS IN THE DESIGN OF INJECTION MOLDS Summary In this review paper, the application of correlated CAx tools a multi-aspect terminology used to describe the application of general engineering techniques as well as the computer aid tools for design (CAD), analysis (CAE), production (CAE) etc. has been presented. The fundamental part of the construction process was performed with the aid of the parametrical program Inventor. The verification of the functionality of the form was performed with the MSC.MARC program. The optimal mold-filling capabilities were determined in the Moldflow program. This program was also used to evaluate the influence of geometric parameters of the gating system of the mold on injection pressure and clamp force. Most of these studies were done with special consideration the criterion of minimizing the load of the mold. On the basis of the results of the performed analysis, a quarter of the geometric model of the mold was built using Inventor applications. The applied analysis method together with the MSC.MARC program allowed for the testing of the molds in terms of deformation and also permeability resulting from it. The potential sources of flashes and dangers were also indicated. The effectiveness of mold activity was analyzed taking into consideration, first and foremost, the possibility of jams occurring in the leader pin-guide bushing. On the basis of numerical analysis a construction solution for the leader pin-guide bushing has been proposed which would eliminate this most undesired phenomenon. The most suitable position as well as the required active contact length of this kinematic pair was shown. The complete geometric model of the mold was constructed according to Inventor program on the basis of the models obtained from the performed simulation studies. Keywords: numerical analysis, MSC.MARC, Moldflow, rubber, gating system, injection mold. 1) Pañstwowa Wy sza Szko³a Zawodowa, ul. Mickiewicza 21, 38-500 Sanok. 2) Politechnika Rzeszowska, Wydzia³ Budowy Maszyn i Lotnictwa, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów. ) Autor do korespondencji; e-mail: jziobro@pwsz-sanok.edu.pl ) Artyku³ stanowi rozszerzenie wyst¹pienia konferencyjnego: XIV Profesorskie Warsztaty Naukowe Przetwórstwo Tworzyw Polimerowych, Krasiczyn 2009.

878 POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 Zagadnienie projektowania form wtryskowych do tworzyw polimerowych jest zaliczane do jednego z trudniejszych zadañ konstruktorskich, a projektowanie form do przetwórstwa elastomerów sieciuj¹cych (takich jak, np. guma) jest zdecydowanie najtrudniejsze. Tê wiêksz¹ z³o onoœæ powoduj¹ zjawiska wystêpuj¹ce w tym procesie, m.in. sieciowanie i podwulkanizacja, a tak e agresywne œrodowisko wulkanizatu oraz zmienne w czasie warunki procesu [1, 2]. Warunki te okreœlaj¹ przede wszystkim przebiegi ciœnienia i temperatury, obci¹ enia zewnêtrzne, jak równie tarcie i zjawiska kontaktowe [3]. Te wymienione powy ej czynniki s¹ wzglêdem siebie zale ne a o sukcesie w projektowaniu form wtryskowych decyduje znajomoœæ ich wzajemnego oddzia³ywania oraz umiejêtnoœæ efektywnego wykorzystania odpowiednich nowoczesnych narzêdzi. W³aœciwe na drodze projektowania form wtryskowych do wytwarzania gumowych os³on harmonijkowych (mieszków) jest uprzednie wykonanie numerycznych obliczeñ sprawdzaj¹cych konstrukcjê takich wyprasek. Wspomniane os³ony s¹ bardzo wa nymi elementami pracuj¹cymi w trudnych warunkach zarówno pogodowych, jak i trakcyjnych. Ich uszkodzenie mo e powodowaæ bardzo kosztowe w skutkach zatarcie przegubu napêdowego. Mieszki musz¹ równie wykazywaæ odpornoœæ na pêkanie i na oddzia³ywanie znajduj¹cego siê w ich wnêtrzu œrodka smarnego. W warunkach eksploatacji mieszek wykonuje ci¹g³e zmiany przemieszczeñ, poddany jest równie dzia³aniu zmiennego momentu obrotowego. W ruchu obrotowym masa os³ony wraz z wype³niaj¹cym j¹ od wewn¹trz smarem s¹ Ÿród³em powstawania si³y odœrodkowej. Ponadto os³ony harmonijkowe musz¹ byæ odpowiednio szczelne, gdy dostaj¹ca siê woda zmieszana z py³em i piaskiem mog³aby spowodowaæ szybkie zatarcie przegubu napêdowego. Sztywne zamocowanie oraz szczelnoœæ mieszka wraz ze wspó³pracuj¹cymi czopami zapewnia siê dziêki u yciu specjalnych metalowych opasek. Do oceny poprawnoœci konstrukcji tak istotnych elementów musz¹ byæ zatem stosowane analizy numeryczne MES. G³ównym celem prowadzonych symulacji by³a ocena zachowania siê wypraski w z³o onych stanach obci¹ eñ (rozci¹gaj¹cych, œciskaj¹cych z jednoczesnym dzia³aniem si³ odœrodkowych) wywo³anych ruchem obrotowym, z uwzglêdnieniem warunku bezpiecznego kontaktu na powierzchniach bocznych. Strefami szczególnie niebezpiecznymi s¹ miejsca o ma³ych promieniach zaokr¹gleñ, w których wypraska mo e ulec popêkaniu, oraz strefy sztywnego mocowania mieszka z czopami [4, 5]. Rys. 1. Stan naprê eñ œciskaj¹cych w wyprasce Fig. 1. Compressive stress conditions of mold relacja naprê enie-odkszta³cenie. Omawian¹ aplikacjê stosuje siê przede wszystkim do badania elementów cechuj¹cych siê bardzo du ymi odkszta³ceniami. W analizie wykorzystano dwuparametrowe równanie Mooney a-rivlin a [4, 5]. Przyk³adowy efekt wp³ywu z³o onego stanu obci¹ eñ na naprê enie œciskaj¹ce mieszka przedstawia rys. 1. Stan naprê eñ w wyprasce osi¹ga wartoœci znacznie poni ej przyjêtej dla tego przypadku dopuszczalnej granicy dop = 3 MPa (wartoœæ ustalona na podstawie wyników prób rozci¹gania). Decyduj¹cym czynnikiem gwarantuj¹cym uzyskanie wiarygodnych symulacji s¹ w³aœciwe dane dotycz¹ce cech konkretnego materia³u. System MSC.MARC umo- liwia wykorzystanie doœwiadczalnych danych materia- ³owych do opisu rozpatrywanych zjawisk i stanów [5]. Spoœród wielu znanych oprogramowañ CAD wybrano parametryczny system Inventor, za pomoc¹ którego zaprojektowano uk³ad przep³ywowy formy wtryskowej (rys. 2). W tej aplikacji dokonano równie eksportu pliku pow³okowego stl o wysokim stopniu gêstoœci. Plik ten bêdzie podstaw¹ dalszych analiz [2 4, 6]. Stosuj¹c aplikacjê Moldflow analizowano zdolnoœæ do wype³nienia tworzywem gniazd formuj¹cych uprzednio zaprojektowanego uk³adu. W tym celu OBSZARY ZASTOSOWANIA NOWOCZESNYCH NARZÊDZI CAx Model geometryczny do analizy skonstruowano w programie Inventor i wyeksportowano do programu MSC.MARC. Narzêdzie to jest polecane szczególnie do rozwi¹zywania zagadnieñ, gdzie nie zachodzi liniowa Rys. 2. Model uk³adu przep³ywowego formy wtryskowej Fig. 2. Flow system model of the injection mold

POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 879 Rys. 3. Przebieg zmian ciœnienia wtrysku i si³y zwarcia podzespo³ów formy w zale noœci od zmian œrednicy i k¹ta tulei wtryskowej Fig. 3. Profile of the injection pressure changes and mold clamping force of mold parts depending on the changes in diameter and angle of the injection pins wczeœniej przygotowano odpowiedni matematyczny model materia³owy [7]. Wymagane wspó³czynniki modelu ustalono doœwiadczalnie wykorzystuj¹c metodê symulacji odwrotnej [6, 8]. W systemie Moldflow prowadzono równie poszukiwania pod k¹tem najbardziej korzystnej budowy uk³adu przep³ywowego, uwzglêdniaj¹cej kryterium minimalizacji obci¹ eñ formy. Obszar poszukiwañ obejmowa³ wp³yw takich cech, jak: budowa g³ównego kana³u wlewowego/tuleja wtryskowa (o wymiarach d i ), stopniowanie przekrojów kana³ów przep³ywowych (o wymiarach D 1, D 2, D 3 ), kszta³t geometryczny przewê ki oraz wystêpuj¹ce promienie zaokr¹gleñ w uk³adzie. WYNIKI SYMULACJI NUMERYCZNYCH Przeprowadzone dla g³ównego kana³u przep³ywowego symulacje numeryczne pozwoli³y na okreœlenie wp³ywu zmiany jego œrednicy i k¹ta na ciœnienie wtrysku i si³ê zwarcia podzespo³ów formy. Wyniki badañ dla wartoœci œrednic d =8mmid = 6 mm ilustruje rys. 3. Rysunek 4 przedstawia wp³yw stopniowania przekrojów kana³ów przep³ywowych na ciœnienie wtrysku i si³ê zwarcia formy, uwzglêdniaj¹cy warunek 100 % wype³nienia gniazd formuj¹cych i minimalizacji objêtoœci uk³adu przep³ywowego, której wielkoœæ decyduje o iloœci odpadu poprodukcyjnego. Minimalizacja tego odpadu na etapie projektowania formy bezpoœrednio zmniejsza zu ycie materia³u oraz wydatnie ogranicza iloœæ utylizowanego tworzywa, a tym samym powoduje spadek kosztów produkcji. Uwzglêdniono równie kryterium minimalizacji obci¹ enia formy ciœnieniem wtrysku i si³¹ zwarcia podzespo³ów formy [5, 9, 10]. Dobór odpowiednich przekrojów poprzecznych kana³ów uk³adu przep³ywowego nale y do jednych z najtrudniejszych zagadnieñ wystêpuj¹cych w procesie projektowania form do elastomerów. Rys. 4. Zmiana obci¹ eñ formy oraz objêtoœci odpadu w zale noœci od wymiarów przekrojów kana³ów przep³ywowych Fig. 4. Changes in the load of the mold and waste volume depending on the cross-sectional dimensions of the flow channel

880 POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 Rys. 5. Prezentacja czynników zewnêtrznych odzia³uj¹cych na formê Fig. 5. External factors affecting the mold Analizy wype³nienia gniazd formy, przeprowadzone w œrodowisku Moldflow dostarczy³y wymaganych danych w postaci przebiegów czasowych temperatury, ciœnienia i si³y zwarcia podzespo³ów formy [11, 12], wykorzystywanych nastêpnie jako warunki wejœciowe analizy MES maj¹cej na celu sprawdzenie w programie MSC.MARC poprawnoœci dzia³ania formy. Model geometryczny formy przygotowano w œrodowisku Inventor. Ze wzglêdu na ograniczon¹ moc obliczeniow¹ komputera modelowano tylko 1/4 formy. W aplikacji MSC.MARC wykorzystano zasadê symetrii w obu wzajemnie prostopad³ych p³aszczyznach, umo liwiaj¹c¹ symulacjê z takim samym efektem, jak w przypadku ca³ej formy. Do przygotowania takiej analizy jest wymagane zdefiniowanie danych wejœciowych i czynników oddzia³uj¹cych na formê. Czynniki zewnêtrzne oddzia³uj¹ce na formê rdzeniow¹ do elastomerów [5, 8, 9] to: temperatura sto³ów wtryskarki: dolnego i górnego (identyfikowane jako: Temp_sto³ów); utwierdzenie, bêd¹ce miejscami mocowania formy œrubami do sto³ów maszyny (identyfikowane jako: Mocowanie_d, Mocowanie_G) [8, 12 14]; obci¹ enie zewnêtrzne, okreœlane jako si³a dociskaj¹ca: obydwa podzespo³y formy uniemo liwiaj¹ce rozszczelnienie (identyfikowane jako: Docisk_sto³u ruchomego, Stó³_sta³y) oraz tulejê wtryskow¹ poprzez dyszê wtryskow¹ [8] zapobiegaj¹ce wyciekowi tworzywa ciek³ego (identyfikowane jako: Docisk_dyszy); ciœnienie wewnêtrzne wywierane na œcianki kana- ³ów przep³ywowych i gniazd formuj¹cych (identyfikowane, jako: Ciœnienie_wew); temperatura przep³ywaj¹cego wulkanizatu (identyfikowana jako: Temp_wew); promieniowanie cieplne pomiêdzy powierzchniami s³up-tuleja prowadz¹ca (identyfikowane jako: Radiacja) [5]; tarcie typu slip-stick w wêÿle s³up-tuleja prowadz¹ca [4 6]; Rys. 6. Deformacja czêœci gniazd formuj¹cych Fig. 6. Deformation of parts of the mold cavity Rys. 7. Deformacja wêz³a s³up-tuleja prowadz¹ca Fig. 7. Deformation of the leader pin-guide bushing Rys. 8. Rozszczelnienie ca³kowite formy Fig. 8. Complete rupturing of the mold w³aœciwoœci materia³u uwzglêdniaj¹ce ich zmianê w funkcji temperatury i czasu [8].

POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 881 Widoki modelu (rys. 5) prezentuj¹ zidentyfikowane czynniki zewnêtrzne pozwalaj¹ce na okreœlenie poprawnoœci za³o onych warunków i wymaganych zale noœci. W wyniku zastosowania analizy sprzê onej w systemie MSC.MARC mo na dokonaæ oceny formy pod wzglêdem wystêpuj¹cych deformacji (rys. 6 i 7) i zwi¹zanej z tym mo liwoœci rozszczelnienia uk³adu (rys. 8). Czêœciowe rozszczelnienie formy widoczne na rys. 6 jest g³ównym Ÿród³em wyp³ywek powstaj¹cych w p³aszczyÿnie podzia³u formy. Przypadek rozszczelnienia ca³kowitego (por. rys. 8) mo e zaistnieæ w wyniku nadmiernego wzrostu ciœnienia wewnêtrznego tworzywa w stosunku do wzajemnego docisku podzespo³ów: sta³ego i ruchomego formy. Stan taki jest najgroÿniejszym zjawiskiem, gdy powoduje niekontrolowane wylanie wulkanizatu w p³aszczyÿnie podzia³u formy i zalanie sto³ów wtryskarki, co mo e byæ powodem du ych uszkodzeñ oraz oparzeñ obs³ugi. Wystêpuj¹ce deformacje w wêÿle s³up-tuleja prowadz¹ca (por. rys. 7) mog¹ byæ natomiast powodem zakleszczania siê formy, co stanowi jeden z najbardziej niebezpiecznych czynników eksploatacyjnych. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdza siê, e najbardziej korzystne jest rozwi¹zanie zilustrowane na rys. 9i10. Ze wzglêdu na wymienione powy ej problemy oraz zespó³ warunków eksploatacyjnych niezbêdnych do poprawnego dzia³ania jest konieczne zaprojektowanie formy zapewniaj¹cej stabilnoœæ temperatury jej g³ównych elementów oraz zwi¹zan¹ z tym stabilnoœæ wymiarow¹ jej najwa niejszych wêz³ów gniazdo-rdzeñ i s³up-tuleja prowadz¹ca. Proces otwierania formy i usuwania wyprasek z rdzeni powinien równie spe³niaæ kryterium ³atwoœci przebiegu. Stabilnoœæ termiczn¹ formy osi¹gniêto dziêki zastosowaniu akumulatora ciep³a w postaci opraw o zwiêkszonej masie i umieszczonych w nich gniazd, w wyniku tego zwiêkszy³a siê tak e sztywnoœæ formy i zmniejszy³a jej podatnoœæ na deformacjê. W górnych gniazdach zaprojektowano specjalne rowki obrywaj¹co-odpowietrzaj¹ce w odleg³oœci 0,5 mm od krawêdzi gniazd, o przekroju ko³owym i œrednicy 2 mm (rys. 11). Rowki pe³ni¹ równie funkcjê niweluj¹c¹ mo liwe przecieki wulkanizatu w p³aszczyÿnie podzia³u formy. Równie w górnych gniazdach formy zaprojektowano kanaliki uk³adu przep³ywowego, w odniesieniu do którego uwzglêdniono wymienione wczeœniej kryterium minimalizacji odpadu i obci¹ enia. Kszta³t przekroju uk³adu przep³ywowego powinien spe³niaæ kryterium minimalizacji wymiany cieplnej. To kryterium spe³niaj¹ jedynie przekroje ko³owe, co wi¹ e siê z koniecznoœci¹ wykonania kanalików w obu podzespo³ach formy. Bio- Rys. 9. Konstrukcja wêz³a s³up-tuleja prowadz¹ca Fig. 9. Construction of the leader pin-guide bushing pasowanie 32H8 ( +0,04 ) -0,05 32e6 ( -0,07 ) czynna d³ugoœæ pary stykowej < 12 mm Rys. 10. Szczegó³ konstrukcji wêz³a s³up-tuleja prowadz¹ca Fig. 10. Details of construction of the leader pin-guide bushing Rys. 11. Widok górnego gniazda formy Fig. 11. View of the upper mold cavity Rys. 12. Widok kompletnej formy Fig. 12. View of the whole mold

882 POLIMERY 2010, 55, nr 11 12 r¹c pod uwagê kryterium ekonomicznoœci i ³atwoœci usuwania zwulkanizowanego tworzywa oraz oczyszczania z jego pozosta³oœci, powszechnie stosuje siê kszta³t trapezoidalny przekroju uk³adu przep³ywowego wykonywany w podzespole sta³ym. Takie rozwi¹zanie znacznie upraszcza proces projektowania i wydatnie zmniejsza koszty wykonania formy. Dziêki zaprojektowaniu specjalnego zamka w gniazdach formy uzyskano powtarzalnoœæ pozycjonowania ramy z rdzeniami. Konstrukcjê gniazda formy wykonan¹ w œrodowisku Inventor ilustruje rys. 11. Proces swobodnego œci¹gania wyprasek z rdzeni zapewniono projektuj¹c specjalne oprzyrz¹dowanie pneumatyczne nak³adane od strony powierzchni czo³owej rdzeni. Model geometryczny, zaprojektowanej równie w œrodowisku Inventor, kompletnej 8-gniazdowej formy zaprezentowano na rys. 12. Model ten zbudowano uwzglêdniaj¹c wy ej wspomniane warunki. PODSUMOWANIE i WNIOSKI W niniejszym artykule wskazano obszary zastosowania nowoczesnych wzajemnie skorelowanych aplikacji sprzyjaj¹cych rozpoznaniu i rozwi¹zywaniu problemów wystêpuj¹cych w formach wtryskowych do gumy. Zasadnicz¹ czêœæ projektowania wykonywano w aplikacji Inventor. Zastosowany system MSC.MARC pozwoli³ na analizê wp³ywu wielu czynników zewnêtrznych jednoczeœnie oddzia³uj¹cych na formê. G³ównym celem prowadzonych rozwa añ wykorzystuj¹cych te narzêdzia by³o wyeliminowanie niepo ¹danego zjawiska zakleszczania siê formy oraz zaproponowanie najbardziej korzystnego rozwi¹zania konstrukcji wêz³a s³up-tuleja prowadz¹ca. Zastosowane narzêdzie Moldflow umo liwi³o wy³onienie najbardziej korzystnych parametrów uk³adu przep³ywowego i spe³nienie kryterium minimalizacji obci¹ eñ projektowanej formy. Jeszcze kilka lat temu niemo liwe by³o przeprowadzanie tego typu analiz. Dopiero pojawienie siê nowych narzêdzi i bardziej wydajnych komputerów pozwoli³o na badanie i analizowanie tego z³o onego zagadnienia a pracê konstruktora uczyni³o o wiele efektywniejsz¹. Wyniki przeprowadzonych rozwa añ pozwoli³y na sformu³owanie poni szych wniosków: Najkorzystniejszym pasowaniem jest pasowanie w wêÿle s³up-tuleja prowadz¹ca 32H8/e6, przy d³ugoœci czynnej styku s³upa i tulei nieprzekraczaj¹cej 12 mm. W przeciwnym razie dojdzie do deformacji pary stykowej, uniemo liwiaj¹cej swobodne otwieranie formy. Dalsz¹ konsekwencj¹ bêdzie wylew tworzywa ciek³ego w p³aszczyÿnie podzia³u, powstawanie du ych braków oraz koniecznoœæ naprawy formy. Prawid³owe wype³nienie gniazd zapewniaj¹ ustalone optymalne: stopniowanie przekrojów kana³ów przep³ywowych, budowa tulejki wtryskowej oraz rowki obrywaj¹co-odpowietrzaj¹ce. Najkorzystniejszy jest trapezoidalny kszta³t przekroju poprzecznego kana³ów doprowadzaj¹cych, wykonywany w podzespole sta³ym formy. W przypadku okreœlonego zestawu przekrojów kana³ów przep³ywowych o wymiarach: D 1 = 6 mm, D 2 =4 mm, D 3 = 3,5 mm uzyskuje siê najmniejszy odpad podlegaj¹cy utylizacji a najmniejsze ciœnienie wtrysku, gdy wymiary przekrojów wynosz¹: D 1 = 7 mm, D 2 = 5 mm, D 3 = 4,5 mm. Praca naukowa finansowana ze œrodków na naukê w latach 2008/2010, jako projekt badawczy N N503 147934. LITERATURA 1. White J. R., De K. S.: Rubber Technologist s Handbook, Rapra Technology Limited, UK 2001. Przek³ad: Poradnik technologa gumy, Instytut Przemys³u Gumowego STO- MIL Piastów 2003, str. 286, 400. 2. Malkin A.: Rheology Fundamentals, ChemTec, Canada 1994, str. 62 114. 3. Kallien L.: Optimalization of the Injection Moulding Process for Thermoplasts with 3D Simulation, Sigma Engineering GmbH Aachen. http://www.sigmasoft.de/ftp/web/ _data/optimization_of_the_injection_moulding_process_for_thermoplastics.pdf 4. MSC.MARC Introductory Course, MSC.Software Corporation, USA 2004, str. 76 126. 5. Experimental Elastomer Analysis, MSC.Software Corporation, USA 2003, str. 41 239. 6. Marciniec A., Ziobro J.: Acta Mech. Slovaca 2008, 3-A, 257. 7. Wilczyñski K.: Reologia w przetwórstwie tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2001, str. 40 68. 8. Ziobro J.: The FEM analysis of injection molds to elastomers, International Scientific Conference PRO-TECH-MA 07, Oficyna Wydawnicza PRz, Rzeszów 2007, str. 235 241. 9. Smorawiñski A.: Wtrysk elastomerów, Plastech, Warszawa 2001, str. 21 28, 94. 10. Wilkinson R., Poppe E. A., Leiging K., Schimer K.: Dziesiêæ podstawowych problemów wystêpuj¹cych w technologii wtrysku, DuPont. http://www2.dupont.com/poland_ Country_Site/pl_PL/assets/downloads/DuPont_przetworstwo_tworzyw 1-10.pdf 11. Johannaber F.: Wtryskarki. Poradnik u ytkownika, Plastech 2000, str. 20 66. 12. Zawistowski H., Ziêba S.: Ustawianie procesu wtrysku, Plastech 2003, str. 17, 42 66. 13. Zawistowski H.: Nowoczesne formy wtryskowe. Problemy konstrukcji i u ytkowania, Plastech, Warszawa 2001, str. 5 37, 73 84. 14. Zawistowski H., Frenkler D.: Konstrukcja form wtryskowych do tworzyw termoplastycznych, WNT 2003. Reprint 1984 r., str. 143, 345. Otrzymano 17 XI 2009 r.