Задание условий

Для выполнения расчетов необходимо задать ряд условий, определяющих технологический режим и модель процесса литья, а также условия нахождения численного решения и вывода результатов. Задаваемые по умолчанию условия анализа могут не соответствовать условиям реального процесса, реализуемым при литье конкретного изделия или неоптимальным для моделирования.

Литье термопластичных материалов является сложным многостадийным технологическим процессом, при регулировке которого необходимо задать большое количество параметров в системе управления литьевой машины. Условия анализа, определяющие технологический режим литья, являются виртуальным аналогом системы управления литьевой машины. При их выборе должны учитываться характеристики применяемого литьевого оборудования, такие как максимальное давление литья, минимальная и максимальная скорость впрыска, усилие запирания и пр.

Выполнение анализа с использованием профилей скорости впрыска или давления выдержки требует учета особенностей задания соответствующего профиля в системе управления литьевой машины, включая число ступеней и возможность линейного изменения скорости впрыска либо давления выдержки. База данных по литьевым машинам, поставляемая в составе пакета, упрощает подготовку информации для анализа.

Выбор условий, определяющих модель процесса литья, является одним из факторов, влияющих на погрешности моделирования. К условиям такого рода относятся условия течения и охлаждения полимерного материала в литниковых каналах и формующей полости. В программе применяется модель неустановившегося течения сжимаемого расплава в неизотермических условиях. Расчеты могут выполняться для условий симметричного и несимметричного охлаждения отливки (в последнем случае задается разная температура формы для матрицы и пуансона). 3D­анализ заполнения может проводиться с учетом или без учета инерции и гравитации. Подробнее модель процесса литья термопластов рассматривается, например, в работе [2].

Продукты Autodesk Moldflow Insight 2012 предоставляют широкие возможности для управления выводом результатов путем задания соответствующих условий анализа. Кроме большого количества текстовых и графических результатов, которые выводятся по умолчанию, пользователь может получить дополнительную информацию о распределениях (по модели, вдоль направления растекания расплава и др.) и временных зависимостях параметров процесса, а также характеристики процесса в определенные моменты времени.

Характеристики материалов

При моделировании процесса литья термопластов под давлением используется информация о реологических, теплофизических, механических, усадочных и других свойствах полимерного материала, причем результаты и погрешность моделирования зависят не только от применяемых характеристик материала, но и от вида уравнения (модели материала), описывающего зависимость свойств материала от условий процесса. Расчет процесса литья может выполняться в продуктах Autodesk Moldflow 2012 для различных моделей материала.

К важнейшим факторам, определяющим точность расчета, относится модель сдвиговой вязкости полимерного материала. Для расплавов термопластов, перерабатываемых литьем под давлением, характерно псевдопластическое поведение в условиях сдвигового течения, при котором вязкость расплава уменьшается с повышением скорости сдвига. Моделирование реологического поведения расплавов термопластов при сдвиговом течении может производиться с использованием модели Кросса [3], позволяющей для большинства термопластов описать зависимость вязкости от скорости сдвига в широком диапазоне скоростей сдвига (рис. 4), характерном для процесса литья под давлением. Эта модель применяется в модифицированном варианте, который предоставляет возможность учитывать влияние на сдвиговую вязкость температуры и давления расплава.

ris4

Рис. 4. Реологические свойства полимерного материала в базе данных Autodesk Moldflow 2012

 

Теплофизические свойства полимерного материала (удельная теплоемкость при постоянном давлении, коэффициент теплопроводности) могут учитываться в продуктах Autodesk Moldflow 2012 при расчете литья под давлением в виде средних значений для температурного диапазона переработки или в виде зависимостей от температуры. Применение средних значений теплофизических характеристик существенно увеличивает риск появления ошибок в расчете [4].

Для расчета линейной усадки термопластов в условиях литья под давлением в Autodesk Moldflow Insight 2012 могут использоваться различные модели усадочного поведения материала: «остаточных деформаций», «остаточных напряжений» и «скорректированных остаточных напряжений» [5].