Комп’ютерна оптимізація системи охолодження пресформ для литва термопластів

Анотація

Робота присвячена проблемі якісного охолодження пресформ для отримання виливків з термопластів, які характеризуються значними коефіцієнтами об'ємного і лінійного термічного розширення, здатністю ущільнюватися в розплавленому стані. Зміна об’єму розплаву термопластів і, відповідно, якісні характеристики виробу першочергово залежать від температурного режиму пресформи. Останній передбачає необхідні температуру, швидкість нагрівання та швидкість охолодження пресформи. В свою чергу, вказані параметри частково визначають і тиск термопласту в робочому об’ємі. Швидкість нагрівання та швидкість охолодження пресформи визначається насамперед розмірами і конфігурацією каналів системи охолодження пресформи. Вдосконалення конструкції каналів системи охолодження експериментальним шляхом вима-гає значних витрат матеріалів, часу та коштів. Авторами статті запропоновано методику оптимізації конструкції системи охолодження пресформ з використанням комп’ютерних технологій 3D-моделю-вання в середовищі Solid Works та термодинамічних досліджень з використання методу скінченних елементів у програмі ANSYS. В першій частині роботи створено декілька варіантів віртуальних моделей основних конструктивних частин пресформи для лиття тонкостінного реального виробу з термопласту: матриць, пуансонів та монтажних плит. При цьому витримано основні конструктивні розміри пресформи і зроблено необхідні спрощення конструкції (видалено надписи, клейма) з метою економії ресурсів при виконанні тер-модинамічних досліджень. Відмінності між моделями полягали в різній конфігурації каналів водяного охо-лодження – прямолінійних, V- та W-подібних. Вказані дослідження  виконувались в пакеті Transient Thermal. Основним завданням цих досліджень було визначення характеру поширення теплових полів у об’ємі матриці. Вихідні дані для досліджень – температура пресформи, температура і об'ємна подача охолоджуючої ріди-ни у всіх дослідах однакові. За результатами комп'ютерних досліджень встановлено, що у системі охоло-дження з W-подібними каналами охолодження виливка з термопласту відбувається найбільш рівномірно, про що свідчить конфігурація теплових полів у матриці та пуансоні. За матеріалами проведених досліджень була виготовлена пресформа. Результати випробувань підтвердили ефективність застосування комп'ютерних досліджень в технологіях литва пластмас.