PHÂN TÍCH Mễ PHỎNG DềNG CHẢY NHỰA (CAE) CHO SẢN PHẨM
4.2. Sử dụng CAE để phân tích cho chi tiết 1. Tìm vị trí cổng phun
Việc xác định cổng phun tốt nhất cho sản phẩm nhựa là rất quan trọng. Nó là 1 nhân tố ảnh hưởng tới việc có cân bằng được dòng chảy hay không, giảm thiểu hay tăng các khuyết tật cho sản phẩm…
Các thông số ban đầu để tiến hành phân tích:
– Vật liệu: Nhựa PP(Polypropylene) của nhà sản xuất Mitsubishi Chemical ( Tên thương mại Polypro BC1)
– Nhiệt độ khuôn 400C, Nhiệt độ chảy của nhựa : 2400C – Áp suất phun: 180MPa
Kết quả phân tích từ phần mềm:
Hình 4.1: Tìm vị trí cuống phun cho sản phẩm
Từ kết quả trên, vị trí cổng phun tốt nhất nằm ở giữa chi tiết thể hiện bằng màu xanh nước biển(Best). Tuy nhiên nếu đặt vị trí cổng phun theo kết quả phần mềm đưa ra thì rất khó khăn cho quá trình gia công
Quá trình phân tích tìm miệng phun tốt nhất này thì phần mềm chỉ dựa trên 1 nguyên lý cơ bản nhất đó là tìm những vị trí nào khi chúng ta đặt vị trí miệng phun ở đó thì dòng chảy nhựa sẽ chảy đều đến các chi tiết và thời gian chảy là ngắn nhất.
Tuy nhiên đối với người thiết kế khuôn thì vị trí miệng phun tốt nhất không chỉ dựa trên quá trình phần mềm phân tích mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Ví dụ như đối với từng sản phẩm khác nhau thì chúng ta có những vị trí đặt miệng phun tốt nhất làm cho sản phẩm của chúng ta bền nhất, dễ chảy nhất
Vị trí miệng phun cũng phụ thuộc vào kết cấu của từng loại khuôn. Ví dụ như ứng với một sản phẩm chúng ta có nhiều loại khuôn: khuôn 2 tấm , khuôn 3 tấm , khuôn slide có những vị trí miệng phun khác nhau
Vị trí miệng phun còn phụ thuộc vào hình dáng sản phẩm và tính yêu cầu thẩm mĩ. Ví du như những sản phẩm phần mền khuyên chúng ta đặt vị trí miệng phun tốt nhất nhưng khi bẻ sản phẩm ra khỏi đuôi keo sẽ làm sản phẩm có những vết xước sẽ làm mất đi tính thẩm mĩ của sản phẩm.
Kết Luận : Do đó chúng ta cần đặt vị trí miệng phun ở những chỗ khuất làm cho sản phẩm không bị xấu. Cho nên ta sẽ đặt vị trí cuống phun ở trọng tâm của sản phẩm.
4.2.2. Phân tích dòng chảy nhựa cho sản phẩm
Các thông số ban đầu để tiến hành phân tích:
– Vật liệu: Nhựa PP(Polypropylene) của nhà sản xuất Mitsubishi Chemical ( Tên thương mại Polypro BC1)
– Nhiệt độ khuôn 500C, Nhiệt độ chảy của nhựa : 2300C.
– Áp suất phun: 180Mpa.
– Bố trí đường nước làm nguội: mỗi tấm khuôn được bố trí 4 đường nước để làm nguội khuôn khi ép sản phẩm.
Hình 4.2: Bố trí đường nước
‐ Bố trí dường nước theo chiều ngang của sản phẩm. kích thước của đường nước là D= 10mm, L =360mm. Khoản cách giữa hai đường nước là l=80mm
a) Plastic Flow : Thể hiện dòng chảy chất nhựa. Có thể kích Play để xem quá trình điền đầy.
Hình 4.3 Sản phẩm trước khi điền đầy Hình 4.4 Sản phẩm sau khi điền đầy
Kết luận: Nhựa được điền đầy hoàn toàn vào cavity (sản phẩm ) trên khuôn.
b) Fill Time: Thời gian điền đầy. Có thể kích play để xem qua trình nói lên thời gian điền đầy.
Hình 4.5 Theo người thiết kế Hình 4.6 Theo phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Thời gian điền đầy ở vị trí cổng phun theo phần mềm khuyên dùng ít hơn thời gian điền đầy theo cách bố trí của người thiết kế(1.86 so với 2.314). Tuy nhiên thời gian dài hơn đồng nghĩa với việc sản phẩm sẽ được đồng đều hơn và có cơ tính tốt hơn.
c) Injection Pressure: Phân tích áp suất. Những vùng gần vị trí miệng phun sẽ có áp suất cao nhất, vùng ở xa vị trí miệng phun sẽ có áp suất thấp.
d) Hình 4.7 Theo người thiết kế Hình 4.8 Theo phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Theo hình mô phỏng thì áp suất của sản phẩm có vị trí miệng phun theo thiết kế và vị trí miệng phun phần mềm khuyên dùng thì áp suất cao nhất sắp xỉ gần bằng nhau:
25,74 Mpa và 25,90 Mpa. Tuy nhiên vùng áp suất thấp ở vị trí phun của người thiết kế nhiều hơn vùng áp suất thấp của vị trí phun phần mềm khuyên dùng nên để khác phục vấn đề này ta phải tăng áp suất ép hoặc thời gian ép để sản phẩm được đồng đều hơn.
e) Temperature at flow front: Sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt so với nhiệt độ nhựa ban đầu. Chúng ta cài đặt trên máy ép phun là 2400C. Vùng màu đỏ là vùng có nhiệt độ cao nhất 2300C. Những vùng có màu xanh là những vùng nằm xa miệng phun có nhiệt độ thấp nhất cũng 2280C. Do đó sự chênh lệch nhiệt độ không lớn 230-2280C. Trong quá trình điền đầy thì nhựa sẽ nguội đi 1 ít nên có sự chênh lệch như vậy. Còn theo phần mềm mặc định, thì nhiệt độ trên máy ép phun là 2400C.
Vùng màu đỏ là vùng có nhiệt độ cao nhất 2400C. Những vùng có màu xanh là những vùng nằm xa miệng phun có nhiệt độ thấp nhất cũng 2280C. Do đó sự chênh lệch nhiệt độ không lớn 240-2370C. Trong quá trình điền đầy thì nhựa sẽ nguội đi 1 ít nên có sự chênh lệch như vậy.
Hình 4.9 Theo người thiết kế Hình 4.10 Theo phần mềm khuyên dùng Kết Luận: Sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 cách mô phỏng là như nhau.
f) Pressure Drop: Phân tích quá trình tụt áp. Vùng áp suất tụt áp nhanh nhất là những vùng có màu đỏ tại những vùng cuối của sản phẩm do đó quá trình tụt áp ở đây xảy ra là điều tất nhiên. Vùng màu xanh là vùng xảy ra quá trình tụt áp chậm.
Hình 4.11 Theo người thiết kế Hình 4.12 Theo phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Quá trình tụt áp ở cách mô phỏng theo phần mêm khuyên dùng và theo người thiết kế nhiều gần sắp xỉ như nhau. Mà quá trình tụt áp nhiều sẽ không tốt.
g) Orientation at skin: Xem dòng chảy nhựa. Chiều mũi tên là chiều dòng chảy nhựa.
Hình 4.13 Theo người thiết kế Hình 4.14 Theo phần mềm khuyên dùng
h) Confidence Of Fill: Đánh giá độ tin cậy của quá trình điền đầy nhựa. Tất cả chi tiết đều thể hiện màu xanh nghĩa là sản phẩm đều được điền đầy đầy đủ.
Hình 4.15 Người thiết kế Hình 4.16 Phần mềm khuyên dùng Kết Luận: Ở cả 2 cách bố trí hệ thống dẫn nhựa, nhựa đều được điền đầy vào sản phẩm.
i) Quality Prediction: Dự đoán chất lượng sản phẩm. Vùng màu xanh là vùng có chất lượng sản phẩm tốt. Vùng màu vàng là vùng có chất lượng sản phẩm trung bình. Vùng
mà đỏ là chất lượng sản phẩm kém. Trên sản phẩm của chúng ta vùng màu xanh chiếm trên 98.5% vùng màu đỏ và vàng chiếm chưa đến 1.5%, sản phẩm rất tốt.
Hình 4.17 Người thiết kế
Hình 4.18 Phần mềm khuyên dùng
Kết luận: Chất lượng sản phẩm của 2 cách bố trí là tương đối giống nhau. Việc xuất hiện 1.21% sản phẩm chất lượng kém tập trung ở phần đầu sản phẩm nên ta phải nâng áp suất phun và bố trí các đường nước để nâng cao chất lượng sản phẩm ở vùng này.
j) Average temperature: Phân tích nhiệt độ trung bình. Ở những vùng màu đỏ là những vùng có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nhựa ban đầu còn những vùng màu xanh là những vùng có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nhựa ban đầu, những vùng này là những vùng cuối của sản phẩm nên nhiệt độ thấp hơn là đúng.
Hình 4.19 Người thiết kế Hình 4.20 Phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Ở cách mô phỏng theo cách phần mềm khuyên dùng và theo người thiết kế thì sự chênh lệch nhiệt độ có chút khác biệt (202.9 – 232.4)so với (190.2 – 243.0). Tuy nhiên khác biệt này là không lớn nên sản phẩm 2 bên tương đối giống nhau.
k) Cooling time variance: Sự thay đổi thời gian làm nguội so với thời gian làm nguội chuẩn. Trên sản phẩm của chúng ta đều xuất hiện màu xanh nghĩa là thời gian làm nguội trên sản phẩm của chúng ta tốt, còn màu đỏ là thời gian làm nguội trên sản phẩm chậm.
Hình 4.21 Theo người thiết kế Hình 4.22 Phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Sự chênh lệch thời gian làm nguội so với thời gian làm nguội chuẩn ở vị trí phun thiết kế và vị trí phun mặc định là tương đương nhau. Qua đó có thể thấy được việc bố trí các đường nước làm nguội ban đầu đã hợp lý.
l) Cooling Quality: Phân tích chất lượng làm nguội. Màu xanh có chất lượng làm nguội tốt, màu vàng có chất lượng làm nguội trung bình và màu đỏ có chất lượng làm nguội không tốt.Trên sản phẩm của chúng ta màu xanh chiếm 95.5%, màu vàng chiếm 1.18%, màu đỏ chiếm 3.31% cho thấy chất lượng làm nguội tốt.Chất lượng làm nguội tốt chiếm hơn 95%
cho thấy quá trình làm nguội ở đây tốt.
Hình 4.23 Theo người thiết kế Hình 4.24 Phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Chất lượng làm nguội ở cả 2 cách bố trí là như nhau.
m) Sink Marks Estimate: Vị trớ xuất hiện vựng lừm. Vựng lừm là vựng trong quỏ trỡnh làm nguội sản phẩm chỳng ta sẽ bị lừm xuống. Vựng lừm xuất hiện ở những nơi cú bề dày khác biệt với những nơi khác trên sản phẩm do có độ co rút không đều. Trên sản phẩm của chỳng ta xuất hiện vựng lừm ở những gõn.
Hình 4.25 Theo người thiết kế Hình 4.26 Phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Vị trớ xuất hiện vựng lừm trờn sản phẩm chiếm dưới 0.3%. Trong quỏ trỡnh ộp thỡ việc xuất hiện vựng lừm, co rỳt là khụng thể trỏnh khỏi. Việc vựng lừm chiếm dưới 0.3% là một kết quả có thể chấp nhận được.
n) Weld Lines: Vị trí xuất hiện đường hàn. Đường hàn là nơi mà 2 dòng nhựa gộp lại với nhau. Đường hàn trên sản phẩm nhựa sẽ không tốt, làm cho sản phẩm nhựa dễ bị gãy.
Hình 4.27 Theo người thiết kế Hình 4.28 Theo phần mềm khuyên dùng o) Air Trap Locations: Vị trí xuất hiện bọt khí.
Hình 4.29 Theo người thiết kế
Hình 4.30 Phần mềm khuyên dùng
Kết Luận: Vị trí xuất hiện bọt khí ở 2 bên là như nhau do đó việc bố trí hệ thống thoát khí xung quanh các vị trí này là rất quan trọng để hạn chế sự xuất hiện của bọt khí, nâng cao chất lượng sản phẩm.
Tóm lại: Với cách mô phỏng của phần mềm và cách mô phỏng của người thiết kế ta thấy kết quả gần như nhau, nhưng cách bố trí hệ thống dẫn nhựa như phần mềm phân tích sẽ phức tạp trong quá trình thiết kế và rất khó gia công đồng thời chi phí gia công sẽ tăng lên. Nên ta sẽ chọn cách bố trí hệ thống dẫn nhựa như đã thiết kế ban đầu.
4.2.3 Kết luận
Qua quá trình phân tích CAE giúp người dùng giảm đưa ra các phương án tối ưu trong khoảng thời gian ngắn nhất. CAE giúp người dùng nắm bắt được các thông số ban đầu mặc khác rút ngắn thời gian thử khuôn theo cách truyền thống rất nhiều đem lại hiệu quả về mặt kinh tế và thời gian.