外文翻译--对聚合物的温度和凝固冷却系统在注射成型的影响 中文版【优秀】

应用热工程 对 聚合物的温度和凝固冷却系统在注射成型的影响 。 哈姆迪哈桑，尼古拉斯雷尼尔，塞德里克雷伯特，西里尔 等人著 ； 摘要： 冷却系统的设计是通过注塑成型塑料制品业极为重要因为它是重要的不仅是为了减少成型周期时间也显着影响 产品显著意义及 产品的生产率和质量。进行塑料部件具有四 T 型结晶器冷却通道的数值模拟。一个循环瞬态冷却分析采用有限体积 法进。模具的冷却研究的目的是确定温度沿腔壁以提高冷却系统的设计。冷却通道的形成及其对温度的模具和凝固阳离子聚合度的分布位置的影响的影响。提高生产性的过程中，冷却时间应 尽量减少同时均匀冷却应为产品的质量是必要的。结果表明，冷却系统，导致最小的冷却时间不在模具实现均匀冷却 。 （ 1） 介绍 塑料工业是当今世界上发展最快的行业之一，列为数十亿美元的产业。注塑件的需求逐年增加，塑料注射成型过程是众所周知的最有效 及 高效经济地生产制造技术的各种形状和低成本 1几何形状复杂的精密塑件。塑料注射成型过程是一个循环的亲塞斯在聚合物注入模具型腔，和固化，形成一个塑料部分。有三个重要的阶段，在每个斜面赛扬。第一阶段的铃腔在注入高温熔体热聚合物（铃和后铃期）。其次是带走了聚合物的热的冷却通道（冷却阶段），最后凝固部分弹出（射血 期）。冷却阶段是最重要的因为它的意义明显影响了生产效率和产品质量的。这是众所周知的，比在注射成型过程中的周期时间的百分之七十是花在冷却热聚体融化后地使部分可以弹出无任何意义倾斜变形 2。有效的冷却系统设计冷却通道以减少周期时间必须尽量减少缩痕等缺陷，不均匀收缩，热热残余应力组合和翘曲变形。后 填满型腔 注塑成型和冷却阶段，热熔融聚合物接触冷模壁，和一个固体层上形成壁 。 当物质冷却下来，坚实的皮肤开始随时间的冷却，直到整个材料的凝固成长。多年来，许多研究对优化问题的冷却系统布置在注塑成型工艺优化及相变已通过各种 形式的研究和的聚焦强度在这些议题，将用于在我们的系统设计和验证的36。本文的主要目的是研究的冷却通道的位置和截面形状对模具和聚合物，温度分布的影响，因此，他们对凝固阳离子度的聚合物的影响。一个短暂的模具冷却分析使用一个 T 形塑料模具与类似尺寸 5的有限体积法进行的，如图 1 所示。不同的冷却通道的位置和形式的研究。 图 1 （ 2） 数学模型 熔融聚合物的热是通过强制对流对冷却液进行冷却通道和通过自然对流在外模具表面的空气带走。冷却液是通过由于信道在一个给定的流量和一个给定的温度被认为是恒定的整个长度的通道 。在这项工作中，随时间变化的二维模型被认为是由空腔的整个计算域，模具和冷却通道的表面。的模具和聚合物的 T 型循环瞬态温度分布可以通过求解瞬态能量方程 。 为了考虑到凝固，源项添加到相应的吸热或放热 7 的能量方程，并考虑吸收或通过相变过程中的热耗散。该技术是适用于固定节点，在这种情况下，能量方程表示如下： 和源项 在 t） = 0 T _ 全液相区） 0 _ 1，在 t = F（ t）= 1 T _ 固态区）。 在整个域，下面 的边界条件的应用 （ 3） 数值解释 执政行为的物理系统的数学模型的数值解的有限体积法计算。方程的方程系统的不同方面的隐式处理解决。当我们在考虑凝固的影响，随着固相分数的一个固定点算法求解能量方程 . 每个固定点迭代法，说，我们使用离散时间混合清楚/隐式技术已经在以前的研究中验证了文森特 8和 9，博特是基于技术的新来源，沃勒尔 10。该方法提出了保持节点发生相变时的熔化温度。这种方法是重复直到与源项的温度收敛等于潜热。源项的离散化： 图 2 图 3 这是温度的函数、固相分数线为： 然后，我 们力的温度趋于熔化温度在源项是不是通过更新源项空： 他的能量方程离散如下： 这个过程可以区分温度场等盖分数在同一时刻计算和线性系统的离散化方法解决 11中心。每个内部迭代，该方程的解提供了 公式 。达到收敛时的固相分数和温度的标准进行了验证： 在数值模型及其验证进一步的细节在 9 。 （ 4） 结果与讨论 一个完整的二维随时间变化的模具注塑冷却分析是在图 1 显示的 T 型塑料模具和四的冷却通道的一种板模模型进行。由于对称性，半模的建模与分析。所有的冷却通道具有相同的尺寸和他们有 10 毫米每循环通道直径。冷 却的操作参数和材料属性列在 1 和 2，分别，他们被认为是恒定的在所有的数值结果7。每个计算周期分为两个阶段，冷却阶段，腔内充满热聚合物最初在 聚合物注入温度，喷射阶段，腔内充满空气的最初在环境温度。无 3 和 4 显示有 16 的模具冷却时间地点时间模具温度循环瞬态变化；（ 模具壁和别为（图 1），在应用的实例和不施加凝固凝固。它们是模拟的最初 30个循环在循环冷却通道的位置的情况下（ 图 2所示。我们发现，模拟计算结果与循环模具温度变化 5中描述的瞬态特性 的好协议 。它被发现有一个稍微不同的温度值的两个结果之间，从而导致数值方法和精度在数值计算中的差异。数据显示，相对地靠近型腔表面温度波动是最大和减少离型腔表面。我们发现，最大的温度波动的振幅在稳定的周期可以不施加凝固在应用凝固 15例 到 10 a 冷却通道形成的影响 一个有效的冷却系统设计提供温度分布均匀的整个部分在冷却过程中应防止收缩内应力，保证产品质量，和脱模的问题。证明的冷却通道形成的温度分布在模具和产品的凝固过程的影响，我们提出三种不同截面形式的冷却通道，圆形，方形，长与宽 比 起案件进行了研究；第一种情况，所有的冷却通道具有相同的横截面面积，和第二种情况下，它们具有相同的周长。比较的是相同的冷却通道的位置进行（ 图 4 图 5 图 5显示了凝固成（数值计算为每个元素乘以该元素的区域产品的总面积的固相分数的总和）耳鼻喉科形式和不同的冷却时间不同。数字表明冷却通道形成的冷却速率的增加而减小，冷却时间的影响。它也表明，冷却通道形成矩形 2案例 1最大凝固成，并在案例 2中的冷却通道形式的变化没有对凝固率的影响。结果是相同的当我们比较凝固在产品和模具的温度分 布虽然不同形式的相同的横截面面积在冷却阶段结束时的冷却时间 24 秒冷却循环中获得 25，如图。 6 和 7，分别。结果表明，冷却过程中的冷却通道往往以产品的形式的改进。 b 冷却通道的 位 讨了冷却通道的位置的影响，我们提出的位置分为四组， A 组和 B 对底部冷却通道的不同位置，与一个固定的 反之亦然 C、形）作为图 2所示。 图 8 表示不同的冷却通道的位置上的凝固率在 A 与 B 组第二十五冷却周期结束的影响（降低冷却通道的影响）， （上部冷却通道效应）与冷却时间。结果表明，较低的冷却通道的位置效应，冷却速度增加，因此增加的聚合物的凝固率在垂直方向上的冷却通道的聚合物的方法（位置 B 有凝固率大于位置，并与相同的位置， C 和 D）。图中显示也最有效的冷却速率得到冷却通道需要 20%和 50%之间的位置，通过产品的长度为水平方向（ 间的位置或位置5已凝固的最大百分比）。当我们比较凝固率对上位置 的不同的位置，我们发现，作为信道 的方法在水平方向上的凝固率增加产品，和冷却速率迅速增加与较低的位置的效果比较。我们发现，影响的冷却通道的位置上的温度分布和凝固的冷却时间增加到更高的价值和对产品的冷却速率的影响是不相同的不同位置降低。 图 6 图 3。在位置 4的前 30个周期的温度历史（一）没有凝固阳离子（ B）与固化阳离子。 图 7 图 4。在位置 7的前 30个周期的温度历史（一）没有凝固阳离子（ B）与固化阳离子。 图 8 与不同的冷却通道的冷却时间的变化形式的凝固 阳离子聚合物部分的百分之。 图 9 图 6。凝固阳离子 百分比分布通过产品不同的冷却通道的形式（一）矩形 2和（ b）循环具有相同的横截面面积。 凝固阳离子度分布通过产品在冷却时间 24 秒和第二十五冷却的冷却通道的不同位置周期如图 9所示的末端冷却阶段结束，和温度分布在模具和在不同的冷却 通道 同速溶聚合物如图 10 所示。当我们审视凝固阳离子度的产品和温度分布在不同位置的模具，我们 找到 冷却通道的位置移向产品的同质化，及温度分布在整个聚合物和模具在凝固过程阳离子减少例如位置（ （ 该图表明，在水平方向和垂直方向的通道的产品的方法，温度分布在整个聚合物分 为两个区域在冷却过程中（ （ （ （ 从而对凝固阳离子亲塞斯相同的效果。这两个地区的温度分布， 图 10 图 7。通过模具温度分布不同的冷却通道的形式（一）圆形和矩形 2（ B）具有相同的横截面面积。 图 11 图 8。与不同的冷却通道的位置改变凝固冷却时间的百分 之 阳离子聚合物部分（一）下的冷却通道的位置 和（ B）上的冷却通道的位置， 。 图 12 图 9。凝固阳离子 百分比分布通过产品不同的冷却通道的位置，冷却时间 24 秒和第二十五的冷却时间（一） （ a） B） C） （ D） 图 13 图 10。通过模具温度分布不同的冷却通道的位置，冷却时间 24秒和第二十五的冷却时间（一） b） D （ 5） 结论 变化的模具的温度通过民误码率的成型周期进行。模拟计算结果与循环模具温度变化 5中描述的瞬态特性和良好的协议发现稍有不同的温度值的模拟结果和那些在 5描述之间。冷却通道的形态和温度分布在整个聚合物和产品的固化阳离 子位置的影响进行了研究。结果表明，随着冷却通道，以产品的形式，冷却速率是 可以提高的 。冷却通道的位置对冷却过程的温度分布影响很大，通过模具和聚合物。结果表明，冷却执行不必要的最低冷却时间达到最佳的温度分布在整个产品的，和系统的布局必须进行优化以达到目标。 参考文献 1 J. 171 (2006) 259267. 2 . C. S. 26 (1997) 229251. 3 s in Q. J. 34 (3) (1981) 265286. 4 of a an J. 120 (2002) 226236. 5 H. EM 32 (2005) 315322. 6 in 22 (1995) 167177. 7 O. de et Au de 8 . of of a de (2000) 371375. 9 de 2003. 10 17 () (1990) 155169. 11 ( 1980.