调查的大型托盘回收聚丙烯和顺序阀门系统在注塑

文摘

塑料托盘是必不可少的设备内的工业产品的运输容器回收塑料制成的,可以更环保。然而,许多薄加强肋骨需要模具这样的大型托盘,因此需要一个大型注塑机器。许多填充盖茨可以减少焊接线提高托盘的结构强度达到注塑锁使用低力机器。本研究模拟回收聚丙烯塑料颗粒的生产使用3500吨的超大型注塑机器和Moldex3D包来推导出流分析的可塑性。PTC Creo软件用于构造塑料托盘( ),由十二个门挡冷却系统。在四级填充顺序阀门系统,流前线利差从中央门到托盘的四个角落,减少焊接线的数量,平均19.23 MPa的填充压力顺序阀浇口方案是大约65%的并发阀门打开。最大夹紧力由这个顺序阀门打开方案成型的塑料托盘是874.6吨,只有一半的人通过并发阀门打开。焊接角平均为85.7°的并发阀门打开计划,与小角度盖茨比顺序控制方案。最高温度在填充的两个计划并发阀门开了,盖茨顺序控制分别为230.5和232.5°C,分别。顺序阀闸门开启高度计划的翘曲小于由并发阀门打开的计划。托盘的翘曲的顺序小于阀门系统的并发阀门系统。更高的温度冷却通道和一个中等水平的冷却时间降低翘曲的托盘。

1。介绍

塑料零件在注塑薄壁特征已经成为一个主要的制造技术为现代塑料工业在最近几十年。在薄壁注塑,融化的材料在高压流入模腔由螺钉和桶克服薄壁模腔内的熔体流动阻力。这个过程必须避免冻结融化材料在流动;因此,流动的长度是有限的每个灌装门由于各种薄壁的连接特性和模具型腔内的肋骨。卡,达塔1]表明,注塑成型过程发生相当大的变化,高分子材料及其复合材料的流变和热机的性能由于高度强调过程的各点不同,材料处理在熔体温度和冷却率高的最终产品。现代计算技术包括硬计算和软计算可能面对天线参数带来的挑战,要求巨大的实验分析,有限的知识内部和注塑的输入和输出参数之间的相互关系。

费尔南德斯et al。2]还透露,找到最优的工艺参数提高注塑件的质量,降低生产成本。有四个方法解决非线性控制方程multiphysical过程的优化工艺参数在注塑error-and-trial方法,过程窗口,实验设计和数值模拟。的多向流动和传热的数值模拟通过形状复杂腔的模具更方便和有效率,因为有关前multiphysical分析模型的复杂性问题。模具的可塑性通常定义的成型能力,包括材料、模具、加工参数。Moayyedian和Mamedov3)建造了一个质量评价模型结合田口方法模糊过程和秩序的性能来确定工艺参数的配置最高的可塑性指数和消除生产传统的注塑成型过程中的缺陷。仿真结果表明,该质量评价模型是一种有效的方式为注射模压性能设定工艺参数。杨和Liou [4)用模压性能图识别为辅助注射成型工艺参数的相对重要性,发现熔体温度和短球是最重要的。模压性能分析参数也应包括模具温度、压力包装,包装时间,冷却时间,注入的填充率。具体工艺参数下的聚合物与模具的互动也是很重要的灌装和包装的腔压力可能影响成型质量。

黄(5)用腔压力传感器测量压力的历史融化材料在注塑成型过程中,发现腔压力是影响成型的主要参数可重复性。周et al。6)利用压力和温度传感器和注入参数应用于构造一个注塑成型物理模型数值通过neuronetwork解释。随后,well-empirical neuronetwork被训练为注塑成型质量周et al。7]。

Zhang et al。8)提出了一种统计质量监控方法只使用液压和螺钉位置数据从传感器获取内置机。实验结果表明,故障检测率达到91.48%的置信水平99%。戈登et al。9]表明,多个正交的过程数据流产生的高保真模型确定系数接近1。此外,最好的子集的分析表明,最重要的过程数据收集从型内传感器,获得的信息是最接近的状态聚合物形成最终的产品。因此,多个大型成型填充盖茨是必不可少的组件来满足每个门流长度。此外,熔化的塑料材料从注入门流入两个或两个以上的灌装方法背后的特性变化,这可能满足对方形成焊缝,小于一般的力量成型塑料材料会议,因为温度的方法却降低了。此外,这些方法之间的空气是成型焊缝的泡沫,收益率低强度异构塑料。会议角之间的两个流方面焊接角度。Fellahi et al。10)不同两种充填方法会议形成的焊角分成两个区域,包括焊接角小于135°标志着焊接线和大于135°融合线,表明焊缝的强度大于融合线。

这是不可避免的,在单扇成型,充填不足可能发生,和/或一个相对较高的注射压力需要模具薄壁零件,尤其是在大型塑料托盘,以适应高负载由叉车运输堆放的产品。大型塑料托盘与几个薄墙和肋骨特性可以使用多个注射成型盖茨融化的同时填充材料在注射高注射速度和压力。焊缝的存在以及融合线成型组件是一个最重要的结构应用程序问题,因为潜在的失败在焊缝附近区域是非常高的。热流道系统通常用于薄壁注塑成型压力高要求见面。由多个盖茨的注塑塑料托盘与热相关的跑步者,熔化的塑料可以同时由成型机,它需要一个累加器能够提供瞬时高增加压力。然而,预测生成的焊接线的先前的盖茨比,一个门在成型部分。

多个盖茨的并发填充增强了填充压力,需要一个更大的注塑成型机器夹和包灌装和包装过程中模具。顺序阀门系统可以用来减少夹紧和包装部队,将盖茨分成几组。方(11]调查ASTM-D638标准的注塑标本200毫米长,20毫米宽,和2毫米厚的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS),表明通过设置开/关时间这些盖茨填充顺序,顺序阀门系统消除了焊接线,提高了抗拉强度。此外,吴12]使用顺序阀门系统来控制灌装门打开和关闭ASTM-D638标本在不同流量下的成型前的温度在焊接模具的腔。不同级别的融化材料的流动温度前给不同的抗拉强度,和融化聚酰胺流前温度(尼龙6)与焊缝的强度呈正相关,与平均抗拉强度只有90%的组件没有焊缝的抗拉强度。

延迟顺序阀门系统是至关重要的在塑料注塑控制填充时间。陈等人。13]发现商业顺序阀门系统延迟时间从0.3到0.5秒,受影响最严重的气动控制系统空气压力应对阀门打开和关闭。更大的气压100酒吧可能会更短的延迟时间少于15毫秒,这更精确控制开/关开关阀有助于连接流方面减少灌装压力损失。

卡多佐(14)综述研究有关仿真塑料注射成型充填过程的和显示仿真方法是基于三个模型作为中腔模型,表面模型和实体模型。中腔模型是由准稳态流的假设,忽略惯性项由于低雷诺数中遇到熔融聚合物的流动。定义的任意平面中腔厚度用于表示的三维几何部分,和中腔模型2.5维模型。表面模型表示一个三维部分的边界或皮肤网格坚实的几何部分的外表面。极大的好处从表面注塑得到的基于模型的模拟,因此表面模型成为注塑成型模拟商业CAE系统的主流。前面的第三个模型是实体模型,这是一个真正的三维仿真几何图形上执行。卡多佐(14)特别指出,张、杨(15)开发了一个模具充填数值模拟程序基于隐式有限体积方法。他们的方法是后来商业化Moldex3D软件,然后扩展到覆盖在注塑不同阶段。由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯(PC), Guerrier et al。16,17)使用玻璃模具射出成型零件的直接视觉比较与模拟,模拟在哪里由Moldex3D固体R13执行的。他们发现传感器的压力水平同意对ABS, PC,有轻微偏差,主要是在计时,因为曲率和压力资料的水平相当不错的协议与实验。

通过前面的文献,发现Moldex3D固体表现良好的模拟注塑。塑料托盘的质量和工艺参数的基本调查是注塑成型过程的优化。注射成型的过程使用一个连续的阀门系统托盘应首先确定焊接角和温度确定成型组件中的任何弱点。它建立了顺序阀门系统应该应用于控制灌装盖茨为大型塑料的注塑组件,焊接线的数量减少,减少了注射机的锁模力。本研究的目的是为了说明顺序阀门系统的适用性。2020年Moldex3D固体包软件进行数值模拟的注塑塑料托盘( )用薄的墙壁和肋骨由十二个门使用两个不同的门设计:顺序开放twelve-valve盖茨和并发打开阀门的大门。最大压力和平均模具型腔计算来确定不同的门设计的影响成型压力。

2。数值设置

在这项研究中使用的塑料托盘尺寸如图所示1钢筋肋厚度3.4毫米,这是根据拔模角度改变。有十二填充盖茨7.0毫米直径和高度如图20毫米1(一)。回收聚丙烯(PP)作为注塑成型塑料材料。托盘的等距视图的图1 (c)显示了复杂的特性,应冷却挡板在成型的冷却流系统如图1 (d)。成型实验包括一个连续的导叶开度和并发阀门打开melt-filling过程使用Moldex3D包模流分析。在熔体充填过程中,门打开和关闭顺序控制的气动系统,由继电器填补前面的大门是紧闭着的,和下面的盖茨同时被打开在填充;这种假设融化材料开始填充模具型腔一旦阀门完全打开。

并发的阀门开启状态,Moldex3D包被用来打开12盖茨同时填补材料融化进模具型腔,确定焊接线的分布,填充压力和锁模力。然后,成型进行了分析相同的注射填充时间通过连续的导叶开度操作melt-filling过程。相关的成型模具型腔内的压力测量数值使用相同的注入参数设置的定时控制12门。炎热的跑步者在不同的时间点来填补了熔融材料。填充压力、温度分布、变形及热应力,以及铸件,然后比较连续的导叶开度和并发阀门打开。

在设计阶段,塑料托盘的体积是13160毫米³,塑料托盘没有冷却的网格几何包含2775565个元素。在填充阶段,填补流前的熔料的粘度密切相关,材料温度和模具的流道和浇口。压力的熔融材料粘度的结果,通常。流前由流量控制在注塑成型的充填过程。回收的材料属性页表所示1,再生PP的密度是1.026克/厘米³,比原始页图2(一个)表明,剪切速率和温度再生PP树脂融化的消极与他们的粘度成正比。卡雷拉斯Yasuda模型是用来描述熔融材料的粘性行为(18本研究模拟的。图2 (b)的比热测量回收页。融化和再生PP固化温度为250°C和117°C,分别模具的温度是45°C,和喷射成型组件是97°C。填充时间15秒,包装的包装时间是15.5秒的压力102.2 MPa, 53秒的冷却时间,和模具开放时间为20秒,总周期时间103.5秒。其他成型参数如表所示2。

在仿真中,3600吨注入Supermaster 3600 e1成型机陈Hsong集团是建模。这成型机螺杆直径为225毫米,4400毫米的最大螺钉中风,最大注射压力为159.7 MPa,最大注射量49278厘米³(表3)。是由Moldex3D仿真分析。首先,并发打开阀门的盖茨允许熔料充满热流道来确定充填流动方面,夹紧力、温度分布、热应力、变形;然后,十二个门是开启和关闭的顺序控制。

如图1(一),盖茨1到4打开来填补熔料进入模具型腔,盖茨8和9打开在3^{理查德·道金斯}第二,然后盖茨5和10 6打开来填补^th第二,最后,盖茨6、7、11和12是在10.7秒完成灌装过程。

3所示。结果与讨论

3.1。流短球前测试

30%的数值结果填充过程短球测试图所示3,图3(一个)显示流前的十二个门同时打开的同时,填补时间4.35秒。填补流方面形成每一个门,盖茨1到4有流方面缝中心的塑料托盘。图3 (b)表明,十二个门在四级序列控制。短球测试,流量分布传播从前面四个中央盖茨的充填时间4.35秒。在第一阶段,盖茨1到4 3秒打开,然后关闭,和盖茨8和9是打开1.35秒。在这个阶段,盖茨3和4的流方面扩展到门9,然后盖茨3和4关闭,打开门9不断扩展流面前。同样,从大门流前1和2延伸到门8。

图4(一)显示前流分布在短球测试并发阀门打开时,填充时间是8.7秒。盖茨相邻接触和焊缝的流动方面,与邻近的焊接线盖茨瘦排骨。图4 (b)显示了定时控制门的面前流分布在总数的60%,也就是说,盖茨8和9在第二阶段。第三阶段包括打开门5和10 2.7秒。在此填满,填满流面前逐渐延伸,只有剩下的塑料托盘的四个角落。

前流分布并发阀门开度的十二个门是90%(图13.05秒的短球测试5)。盖茨1到4的填充贡献中心的托盘可以被忽视。焊接线集中在八叉/托盘的接触部分,最弱的塑料托盘的一部分。关于流分布,最后阶段涉及盖茨6、7、11、12是打开来填补90%的短球测试,如图5 (b)充填时间为13.05秒。在填充阶段一到三,盖茨6,7,11日和12填充模具型腔;然后在第四阶段,这些门填补托盘的四个角落。焊接线之间的肋骨盖茨7,5和6和11个,10,12两个叉子和托盘接触点附近发生。

图6(一)显示了填充压力分布时,十二个门都是同时没有定时控制,最大和平均压力最后的44岁和29.7 MPa的填充过程,分别。盖茨5和10附近的压力低于在其他领域。成型的短球是偶尔发现在这两个盖茨,压力是明显高于其他地区。图6 (b)显示了填充模具型腔的压力分布在时间序列控制下,以最大和平均24.39和19.23 MPa的压力,分别。这个填充压力平均约65%的并发阀门开计划,从而减少在灌装过程中模具上的夹紧力。

图7(一)显示了压力历史与填充时间,填充压力迅速增加由于盖茨1到4之间的不平衡流和其他人。同时,十二秒的填充力大幅增加的填充过程,与类似的填充压力变化在最后三秒前12秒。最大锁模力的并发阀门打开方案成型的塑料托盘在图1771.3吨7 (b)。

四级的压力变化顺序门填图所示7 (c),填充压力脉动在每个开/关开关点。在第一阶段中,填充压力从零增加到大约30 MPa, 4至16 MPa在第二阶段。第三阶段的填充压力范围从10到39.5 MPa,和最后阶段表明从0到22 MPa的压力。大压力的变化意味着每个阶段的填充时间不适合由于巨大的损失在填充压力切换点,也就是说,填充压力必须由连续的导叶开度控制。最大夹紧力由这个顺序阀门打开方案成型的塑料托盘是874.6吨,只有一半的人通过并发阀门打开方案如图7 (d)。

3.2。焊接角度和温度

流方面满足焊线形成,与会议角之间的两个流方面的焊接角度。另外,焊缝焊接时更有可能形成角小于135°([4]),流方面的温度比注射材料的温度高。图8(一个)显示了最大和平均焊接角度145°和85.7°的并发阀门打开。所有十二个门同时填满熔料进入模具型腔,所以产生的焊接角度都不可避免地超过135°,但焊接角平均只有85.7°。在图8 (c)焊接角度和位置的九柱腿几乎是相同的,与一个主要变化在肋区腿之间的数字8 (b)和8 (d)少焊线在哪里位于比较图吗8(一个)。平均焊接角是92.6°的托盘在盖茨顺序控制方案中,盖茨比在并发阀开放计划,虽然焊接角度在这两个方案都小于135°。

图9显示温度分布的潜在焊接线塑料托盘。尽管增加注射材料的熔化温度提高焊缝温度可以减少他们的外表,建议持有这种方案由于熔化温度的增加,可能加剧模具零件的翘曲。

融化的材料和模具的温度是230和40°C,分别。注射材料的剪切速率提高了熔化温度附近的盖茨,如图9(一个)和9 (b)。的最大温度两个计划并发阀门打开和顺序控制门230.5和232.5°C,分别。并发的最高温度阀门打开托盘大门附近的方案,而在连续的导叶开度计划,最高温度位于附近的中央部分盖茨1到4的托盘。温度分布表明,连续的导叶开度会导致更高的平均温度在灌装过程中,这将减少焊接的外观线条通过增加焊接强度的线。

3.3。翘曲位移

在包装和冷却过程中,代理压力和温度引起截面的方向和密度的差异,导致收缩成型组件。不对称收缩和收缩不均在任何部分可能产生合力造成翘曲。数据10 ()和10 (c)显示的翘曲变形 - - - - - -轴的两个计划期间并发阀门打开,顺序闸门开启高度41.068毫米和40.476毫米,分别。连续的导叶开度计划结果在低翘曲 - - - - - -轴向方向的模制托盘。数据10 (b)和10 (d)显示了 - - - - - -轴向弯曲的托盘两个并发阀门系统的方案和顺序阀门系统。一个发现托盘有一个凹的顶面轮廓顺序阀门系统给出了一个轻微的凹。

改变了轴向弯曲最小平方根方法获得的总弯曲托盘。如图(11日),并发阀门打开方案的总变形为27.926毫米;然而,顺序阀门打开的一个方案是27.457毫米。的 - - - - - -轴向弯曲是通过增加冷却时间减少到63秒,73秒,如图12。顺序阀门开放方案给出了一个更大的 - - - - - -轴向弯曲的托盘,虽然少焊线。

在48秒的冷却时间,模具温度40°摄氏度,冷却通道20°摄氏度,数字(13日)和13 (b)揭示了平面度12.433毫米和14.777毫米,顶部和底部的托盘,分别。平面度意味着最高和最低的水平之间的差异的托盘的表面。通过优化成型参数,发现平面度降低了对更高温度的冷却通道。在冷却通道温度在60°摄氏度和不同冷却时间从8岁到58秒,顶部和底部表面的平面度的托盘图所示13 (c)。28秒的冷却时间为最小的平面度,不同于实证预测。

4所示。结论

的可塑性聚丙烯注塑托盘使用一个连续的阀门系统调查,执行与短球测试分析,确定模具型腔中的流动现象两个填充方案,并发阀门打开,连续的导叶开度。流方面的十二个盖茨传播来填补托盘模具当所有十二个门同时开启和关闭,然后接触形成薄肋焊接线。盖茨传播流的四级顺序开放前从中央门的四个角落托盘,用更少的焊接线之间形成每四条腿比并发位于肋骨部分阀门打开。顺序打开阀门系统平均充盈压力低于并发阀门打开。顺序闸控方案中的填充压力波动在每个开/关开关点;因此,需要进一步分析,以减少这种压力波动。一般焊接角塑料托盘的并发阀门系统小于由顺序阀门系统。托盘的翘曲的顺序小于阀门系统的并发阀门系统。更高的温度冷却通道和一个中等水平的冷却时间可能获得最小的平面两边的托盘。

数据可用性

数据可从Lab.明气美国的模流分析技术,台湾。数据可以被公开。请求数据可以发送一份正式的提案,相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢南亚塑胶公司的资金支持(批准号I01109E021)。

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