Dreistufige Modellierung, Simulation und Analyse der Blasformproduktverarbeitungstechnologie

Autor: MULAN - Hersteller von Kunststoffformteilen

Dreistufige Modellierung, Simulation und Analyse der Blasformtechnologie. Polymere müssen verarbeitet und geformt werden, um wertvolle Werkstoffe zu erhalten. Die Entwicklung der Polymerverarbeitungs- und -formtechnologie bestimmt daher den allgemeinen Entwicklungsstand der Polymerwerkstoffwissenschaft und -technologie. Die Blasformtechnologie ist die drittgrößte Polymerformtechnologie und hat sich in letzter Zeit rasant entwickelt. Im Vergleich zur weit verbreiteten Spritzgusstechnologie sind die Kosten für Blasformanlagen und -formen geringer (zum Beispiel betragen die Kosten für Blasformen von Stoßfängern und Deflektoren für Autos etwa ein Viertel der Kosten für Spritzguss). Die Schließkraft ist gering (der Fülldruck beim Blasformen liegt im Allgemeinen unter 1 MPa, während der Schmelzdruck in der Spritzgussform im Allgemeinen 15 bis 140 MPa beträgt). Der Energieverbrauch ist niedrig, die Anpassungsfähigkeit ist gut (es können komplizierte Strukturen geformt und doppelwandig hergestellt werden). Die geformten Industrieteile weisen eine hohe Integrität, eine gute Gesamtleistung, einen hohen Mehrwert, wenige Defekte und niedrige Kosten auf. Daher erfreut sich die Blasformtechnologie in der Automobilindustrie und anderen Bereichen zunehmender Beliebtheit und wird immer häufiger eingesetzt. In jüngster Zeit werden Zubehörteile für die Blasformindustrie immer komplexer und größer. Allerdings gibt es bei Blasformprodukten für Industrieteile wie Autos erhebliche Probleme wie hohen Materialverbrauch, hohen Energieverbrauch bei der Verarbeitung und geringe Produktionseffizienz. Die Strukturen verschiedener Verbindungs- und Lüftungsrohre in Autos sind komplex und meist dreidimensional gekrümmt, wodurch beim Blasformen große Mengen an Graten entstehen. Beispielsweise ist die Gratqualität eines von einem Autoteilehersteller mit herkömmlicher Blasformtechnologie hergestellten Auto-Rohrfittings mehr als doppelt so hoch wie die des Fittings – nämlich neunmal so hoch. Darüber hinaus weisen Blasformteile mit komplexen Strukturen und großen Wanddickenunterschieden Probleme wie eine schlechte Optik und eine niedrige Formdurchlaufrate auf. Die Blasformtechnologie umfasst drei Schritte: Vorformung, Aufblasen und Abkühlen des Vorformlings. Diese drei Schritte wirken sich direkt auf die Größe und verschiedene Eigenschaften der Blasformprodukte aus und sind die Hauptfaktoren, die den Material- und Energieverbrauch des Blasformprozesses bestimmen. 1. Vorformung Der Vorformungsschritt wird hauptsächlich durch zwei komplexe rheologische Phänomene beeinflusst: Düsenausdehnung und Drapierung, deren kombinierte Wirkung Größe und Form des Vorformlings vor dem Aufblasen bestimmt. 1) Vorhersage der Vorformlingsgröße durch ein neuronales Netzwerkmodell. Basierend auf einer Reihe von Daten aus Experimenten oder Finite-Elemente-Simulationen (FE) wird ein neuronales Netzwerkmodell (NN) erstellt. Durch Anwendung der NN-Methode auf die Untersuchung der Vorformungsvorgänge, die durch mehrere Faktoren beeinflusst werden, kann die quantitative Beziehung zwischen der Vorformlingsgröße und mechanischen Parametern, den Leistungsparametern des Materials und den Verarbeitungsparametern des Blasformprodukts ohne oder mit nur minimal vereinfachten Annahmen bestimmt werden. Es besteht keine Notwendigkeit, konstitutive Gleichungen, Online-Vorhersagen oder schnellere Reaktionen zu verwenden. Die Verwendung der etablierten Methoden macht die Verwendung von konstitutiven Gleichungen, Online-Vorhersagen und schnelleren Reaktionen unnötig. Die vorhergesagten Ergebnisse des NN-Modells stimmen gut mit den experimentellen Ergebnissen überein, was eine theoretische Grundlage für die Online-Steuerung der Vorformlingsgröße bietet. 2) Simulation der Größe des Vorformlings bei variablem Düsenspalt. Für jeden voreingestellten Düsenspalt wird mit der FE-Methode eine Simulation durchgeführt. die durch Simulation unter jedem Düsenspalt erhaltenen Vorformlingsunterabschnitte können kombiniert werden, um den gesamten Extrusionsabschnitt bei Änderung des Düsenspalts zu erhalten. Das Vorformlingsprofil und die Größenverteilung der erhaltenen blasgeformten Produkte sollten mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen. 2. Aufblasen des Vorformlings Der Vorformling unterliegt in der Aufblasphase großen Verformungen und weist Nichtlinearitäten in Geometrie, Material und Kontakt auf, sodass seine Modellierung und Simulation schwieriger sind. Ausgehend vom Kräftegleichgewicht der Mikrovolumenelemente des Vorformlings (dünne Schale) wird ein physikalisches Modell der freien Aufblasung des Vorformlings erstellt. Basierend auf der Dünnschichtnäherung und der neo-Hookeschen konstitutiven Beziehung wird ein mathematisches Modell abgeleitet, das die freie Aufblasung des Vorformlings beschreibt. Das oben erstellte mathematische Modell kann verwendet werden, um das lokale Streckverhältnis, die axiale und umfangsmäßige lokale Spannungsverteilung und die Wanddickenverteilung vorherzusagen, wenn der Vorformling frei aufgeblasen wird, und kann auch die Auswirkung der freien Aufblasung des Vorformlings auf Materialeigenschaften und Vorformlingsabmessungen vorhersagen. und Abhängigkeit von Verarbeitungsparametern blasgeformter Produkte usw. 3. Produktkühlung und -verfestigung Die Kühleffizienz blasgeformter Produkte wirkt sich direkt auf die Produktivität und den Energieverbrauch des Blasformens aus und ist einer der Hauptfaktoren, die die im Produkt gebildete Kristallstruktur beeinflussen. Eine kleine Änderung führt zu Kristallwachstum und somit zu einer großen Änderung der Produktleistung. Das dreidimensionale Temperaturfeld, die Kristallisationskinetik und der Elastizitätsmodul des blasgeformten Produkts können im mathematischen Modell der Kühlphase (E) ermittelt werden. Durch Simulation wird die vorübergehende Temperaturverteilung in der Wand des blasgeformten Produkts vorhergesagt und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen, wodurch Temperaturdaten für die weitere Analyse der mikrostrukturellen Eigenschaften (Orientierungsgrad, Kristallinität, Dichte und verbleibende thermische Spannung) und der Leistung des Produkts bereitgestellt werden. Kompetent im Blasformen | kundenspezifische Blasformprodukte.