5. Giới thiệu chung về đề tài thiết kế
2.3.1 Thiết lập bài toán
Mô hình bài toán được xây đựng từ kích thước mặt cắt ngang sản phẩm:chiều dày 2.54 mm, chiều cao 27.94 mm, chiều rộng 15.24 mm( một nửa chiều rộng do tính đối xứng) và chiều dài được chọn phù hợp với thiết kế miệng đầu đùn.
Mô hình sau đó được chia lưới trong Gambit và được đưa vào Polyflow. Trong Polyflow các điều kiện biên được thiết đặt như hình 3.
Hình 2.5. Mô hình phần tử hữu hạn cho bài toán đùn ngược. a) Mô hình bài toán cho Polyflow
Hình 2.6: Điều kiện biên cho bài toán ngược.
2.1.2 Kết quả mô phỏng bằng POLYFLOW
Hình 4. Phân bố áp suât trên đầu tạo hình và sản phẩm trong mô phỏng đùn ngược.
. Áp suất của dòng chất dẻo giảm từ từ đến áp suất khí quyển khi đi ra ngoài khuôn.
b) Phân bố vận tốc:
Hình 2.7. Phân bố vận tốc trên một số mặt cắt của đầu đùn và sản phẩm. Thang phân bố áp suất thay đổi từ 0 tới 3.432.10-2m/s. Profile vận tốc là xấp xỉ đều ở phần đầu ra ( Hình chữ L). Tuy nhiên theo biến dạng của mô hình ta thấy sẽ có biến dạng của sản phẩm sau khi được tạo ra.
2.2.3 Sử dụng kết quả
Kết quả thu được là một gợi ý cho người thiết kế đầu tạo hình. Vì hình dạng sản phẩm cuối cùng không những phụ thuộc mô hình hình học đầu đùn, mà còn phụ thuộc vào
vật liệu đem gia công, và các điều kiện gia công sản phẩm, nên có thể thay đổi kích thước mặt cắt ngang đã thu được để phù hợp với điều kiện sản xuất chế tạo đầu đùn. Từ biểu đồ phân bố vận tốc ta có thể thấy, trên mặt cắt miệng đầu đùn sự chênh lệch vận tốc rất lớn, khiến sản phẩm cuối cùng bị méo mó. Để là “phẳng” sản phẩm cần phải làm cho vận tốc ở miệng đầu đùn đồng đều, nghĩa là cần thiết kế thêm một phần chuyển tiếp làm đồng đều vận tốc. Điều này được giải quyết trong bài toán tiếp theo – bài toán cân bằng đầu đùn.
Hình 2.8.Mặt cắt miệng đầu đùn. Kết quả thu được sử dụng cho bài toán cân bằng dòng chảy.
2.3 Bài toán cân bằng dòng chảy
Yêu cầu quan trọng đối với đầu tạo hình là trên bất kì mặt cắt ngang đã cho dòng vật liệu phải dịch chuyển với tốc độ không đổi, và các vị trí thay đổi không được phép đột ngột, bởi vì tại các vị trí này dòng chảy có thể bị ngừng trệ và sự phân hủy chất dẻo có thể xảy ra.
Nói cách khác, nhiệm vụ của người thiết kế là phải cân bằng dòng chảy qua đầu đùn, để khi ở trong đầu tạo hình và ra khỏi đầu tạo hình vận tốc của dòng nóng chảy là đồng đều.
POLYFLOW đánh giá được chỉ số cân bằng dòng chảy này.
Qua nhiều lần thử với mô hình khác nhau chọn lấy một mô hình có sự cân bằng dòng chảy tốt nhất.
Ta xây dựng mô hình đầu đùn với hai phần: một phần có mặt cắt ngang không đổi (hình dạng mặt cắt được xác định bởi bài toán đùn ngược) và một phần là làm nhiệm vụ tạo ra profile vận tốc không đổi khi tới phần có mặt cắt ngang không đổi (phần chuyển tiếp). Lần lượt thử với các mô hình khác nhau, chọn ra mô hình cân bằng nhất nhờ vào kĩ thuật cân bằng đầu đùn có trong POLYFLOW.
2.3.1 Thiết lập bài toán
Xây dựng đầu vào của phần chuyển tiếp với nguyên tắc, mở rộng vùng có vận tốc nhỏ (điểm B – hình 5), thu hẹp vùng có vận tốc nhỏ (điểm A – hình 5). Sau nhiều lần thử với các mô hình thử, thiết kế đầu vào của phần chuyển tiếp như hình 6.
Mô hình bài toán được thiết lập từ hai phần mặt cắt đã thu được ở trên( một mặt cắt của miệng đầu đùn thu được từ bài toán ngược và một mặt cắt đầu vào của phần cân bằng dòng chảy) và chiều dài được chọn theo kinh nghiệm để tính toán.
Sau đó mô hình cũng được chia lưới và đưa vào giải trong polyflow. Các điều kiện biên được thể hiện như trên hình 9.