• Home
  • Features
  • Analysis of injection plastic parts with metal inserts and analysis of two chamber injection

Analysis of injection plastic parts with metal inserts and analysis of two chamber injection

Analysis of injection plastic parts with metal inserts and analysis of two chamber injection

Simulation analysis focused on injection molding helps to improve the quality of plastic products and manufacturing tools. Simulations also means shortening the preparation of new products to market and thus the final reduction of financial costs associated with new projects. Simulation programs can now analyze the behavior of not only its own plastic parts, but no matter how complicated the assembly of metal or plastic inserts, shaped piece with the injection mold cavity melt plastic. It follows that we have available resources including technology to the analysis of two-component injection molding. A program that quickly and properly resolve the said tasks, called Cadmould ® 3D-F 2K & Insert. It is an additional module program series Cadmould ® 3D-F. The following text outlines the work with this program and its computing capabilities.

      Z uvedeného vyplývá, že máme k dispozici prostředky m.j. i pro analýzu technologie dvojkomponentní vstřikování. Program, který rychle a kvalitně vyřeší zmíněné úkoly, se nazývá Cadmould®3D-F 2K&Insert. Jedná se o doplňující modul programové řady Cadmould®3D-F. V následujícím textu nastíníme práci s tímto programem a jeho výpočtové možnosti.

Plastové díly se zálisky a dvojkomponentní díly

     V našich domácnostech a našem nejbližším okolí se nalézá mnoho nejrůznějších dílů, které se vyrábějí technologií obstřikování zálisků nebo vícekomponentním vstřikováním. Příklady takových dílů jsou představeny na obr. 1.

 G1 
 Obr. 1:  Příklady dvojkomponentního vstřikování 


 Může se jednat o různé nářadí, dózy, emblémy apod. Na obrázku 2 jsou pak znázorněny jednoduché schematické sestavy dílů: díl složený ze dvou plastových materiálů a díly se zálisky.

 G2 
 Obr. 2: Schematické sestavy 2K + plast a zálisek 


Tyto obrázky nám mohou pomoci pochopit, jaké úkoly můžeme řešit s využitím simulačního programu Cadmould® 3D-F 2K&Insert:
a) Naplnění jednotlivých částí tvarové dutiny vstřikovanými komponentami, stav 
kontaktních ploch u dvojkomponentního vstřikování (posouzení soudržnosti ploch např. podle míry shodnosti deformace).
b) Obtékání zálisků taveninou plastu, místa se špatným plněním, oblasti studených spojů a uzavírání vzduchu.
c) Vliv plastových a kovových zálisků na smrštění a deformace.
d)  Vývoj teplot v tavenině, zálisku nebo předstřiku.
e)  Výpočet silového namáhání zálisků vlivem tlaku v tavenině atd.

Postup při výpočtu a nastavení výpočtových parametrů

     V případě dvojkomponentního vstřikování provedeme nejprve kompletní analýzu první komponenty (předstřiku). Analyzujeme-li plastový díl se zálisky, připravíme výpočtové konstrukce jednotlivých částí sestavy a připojíme vtokový systém pro naplnění tvarové dutiny taveninou plastu, tedy pro obstřik. Po volbě materiálu obstřiku a zadání technologických parametrů zaktivujeme tabulku „Inserts“. Příslušná materiálová a teplotní data, získaná u dvojkomponentního vstřikování po uložení prvního výpočtu (předstřiku), budou vybrána do navazujícího výpočtu pomocí volby „Project“. Pokud je naším úkolem simulovat vstřikování se zálisky, můžeme jednotlivým záliskům přiřadit různá materiálová data a to dvojím způsobem:
a) manuální zadání požadovaných materiálových konstant,
b)  načtení materiálových konstant z databanky plastů nebo databanky kovových 
     materiálů.
Poté již stačí jen zvolit počáteční teplotu pro zálisky a nastavení potvrdit pomocí OK.
Celý postup zadání výpočtu je velmi jednoduchý a i takový uživatel softwaru, který neabsolvoval školení, může práci s výpočtovým modulem zvládnout intuitivně.


 
Příklady výpočtů s modulem Cadmould® 3D-F 2K&Insert

 G3 

 Obr. 3:  Deformace vypočítaná pro díl bez zálisku a pro díl se záliskem

 

     Na obr. 3 je ukázán výsledek analýzy deformace ve směru osy x. V prvním případě obsahoval díl místo zálisku pouze dutinu, která by byla záliskem v dílu vytvořena. Druhý případ představuje deformační výsledek, který zohledňuje přítomnost zálisku. Je zřejmé, že se vypočítaná deformace x výrazně zvětšila. Očividně narostla deformace i ve směru osy y. Při této příležitosti musíme poznamenat, že deformační jev přiblížený na obr. 3, tedy vyšší deformace dílů se zálisky, je poměrně běžný, především pokud jsou díly vyráběny ze semikrystalických materiálů. Zvláště, když je zálisek umístěn přibližně ve středu plastového dílu, bývají deformace výrazné. Zálisek totiž zablokuje smršťování ve svém okolí, kdežto okraje tvaru fixované nejsou. Tento stav má za následek nárůst napětí v plastovém materiálu a vznik deformací.
     U zastřikovaných kontaktů, které jsou vyráběny z různých vodivých slitin, může dojít působením tlaku taveniny k jejich deformaci. Software Cadmould® 3D-F umožňuje výpočet sil působících na zálisky (obr. 4) a posoudit tak nebezpečí jejich deformace a posunutí v tvarové dutině formy.

 G4 
 Obr. 4:  Výpočet sil působících na zálisek zvl. během fáze plnění a dotlaku 


 

 G5 
 Obr. 5:  Příklady analýzy dvojkomponentního vstřikování (2K) 


    U dvojkomponentního vstřikování (obr. 5) může být velmi zajímavé posoudit vzájemné teplotní ovlivňování obou plastových materiálů během vstřikování druhého z nich. Natavení povrchové vrstvy předstřiku teplem taveniny druhého vstřiku může být považováno v některých případech za pozitivní jev, který pomáhá oba povrch vzájemně fixovat. Analýza poskytuje podklady pro návrh vhodných technologických podmínek vstřikování.

 G6 
 Obr. 6:  Analýza dvojkomponentního vstřikování: nejprve se simuluje plnění tvarové 
             dutiny plastem a poté plnění eleastomerem. 
 


     Na obr. 6 je uveden klasický příklad vstřikování těsnění z termoplastického elastomeru. V takových případech je použití softwaru Cadmould® 3D-F 2K&Insert nutné, protože tokové podmínky elastomeru, vyplňující žlábek plastového dílu, jsou značně odlišné od podmínek vzniklých při proudění elastomeru po povrchu ocelového materiálu. Analýzou musí být prověřeno, zda pro vstřikování těsnící obruby bude stačit použití pouze jednoho vtoku či nikoli. Dodatečné úpravy a změny výrobního nástroje by totiž byly velmi drahé a časově náročné.

Závěr

     Na několika příkladech byly ukázány možnosti simulačních výpočtů s podporou programu Cadmould® 3D-F 2K&Insert. K dalším přednostem používání simulačních analýz patří úspora nákladů snížením počtu oprav forem, stanovení příčin smrštění a deformace s možností vypracování návrhu pro snížení deformace, včasné odhadnutí nákladů na projekt, rychlé a fundované vypracovávání nabídek atd.
     Výpočtový modul Cadmould® 3D-F 2K&Insert je výsledkem projektu PRO4PLAST, který byl financován z prostředků EU. Info: Ing. Jiří Gabriel, Plasty Gabriel s.r.o., www.cadmould.cz

  • autor:
  • Ing. Jiří Gabriel


You might also be interested



  • MCAE Systems celebrates 25 years!

    MCAE Systems celebrates 25 years!

    For 25 years, MCAE Systems has been opening the door to a world of endless possibilities of 3D technology for its customers. It pushes the boundaries of established industrial processes and makes it possible to reconsider the way of design, product development and production processes. In short, it...

  • The new version of VISI 2020.1 includes improvements from data scanning to mold making

    The new version of VISI 2020.1 includes improvements from data scanning to mold making

    The latest version of VISI software from NEXNET SK, s.r.o. includes improvements in development, tool design, reverse engineering and plastic injection analysis. Last but not least, direct interfaces for Digimat, Stampack Xpress and an interface for NC Simul software have been added to...

  • Use of neural networks in optical control

    Use of neural networks in optical control

    Most modern manufacturing companies actively solve how to achieve the highest possible quality during the production process, at the lowest possible cost. However, an error may occur and the product produced is not of the required quality. There can be many reasons, from bad input material, through...