8.2 Scelta del polimero adatto
8.3.5 Analisi di cool+fill+pack
La simulazione di cool+ fill+ pack rappresenta l’intero processo produttivo del manufatto con il sistema di raffreddamento definito in precedenza. In questa fase si rieseguono tutti i controlli fatti in precedenza durante la simulazione di fill+pack per verificare che i limiti massimi del materiale siano ancora rispettati.
Utilizzando un raffreddamento non ideale i risultati ottenuti sono più veritieri e vicini alla realtà.
Controlli:
L’utilizzo di un sistema di raffreddamento non ideale ha comportato ulteriori complicazioni. In questa fase si è dovuto effettuare delle modifiche al modello precedentemente sviluppato. Nel capitolo” analisi di cool” sono riportati i risultati definitivi e funzionali per l’intero processo produttivo.
Verifica volume cavità:
Il controllo è superato se il volume della cavità finale coincide o è leggermente inferiore al volume della carica iniziale.
Figura 175: cavity volume: XY plot (cool+fill+pack)
• Volume carica iniziale: 2954.4 cm3
• Volume cavità finale (fill+pack): 2952.75 cm3
• Volume cavità finale (cool+fill+pack): 2952.75 cm3
Esito controllo: ok Verifica volume finale stampo
Questo controllo è superato se il volume del modello è uguale o leggermente superiore al volume della cavità finale ottenuta dalla simulazione. Se questa condizione non fosse verificata potrebbe essere avvenuta una solidificazione del polimero prima della completa chiusura dello stampo
Figura 176: mesh statistics (cool+fill+pack)
• Volume modello: 2952.91 cm3
• Volume cavità finale: 2952.75 cm3
Esito controllo: ok
Proprietà delle superfici di compressione:
Con questo controllo si verifica che il softwer abbia identificato correttamente le diverse regioni dello stampo con il comando automatico. Se questo non è corretto è necessario definire manualmente queste superfici.
• Resalt 1: elemento che si muove durante la compressione.
• Resalt 2: elemento incluso nella superfice fissa.
• Resalt 3: elemento incluso nelle superfici laterali.
Figura 177:compression survace property (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
Come riportato nell’immagini le superfici sono state identificate correttamente e coincidono con i risultati ottenuti con l’analisi di fill + pack descritta in precedenza
Esito controllo: ok Riempimento bilanciato
Figura 178: fill (cool+fill+pack)
Per quanto riguarda il riempimento la soluzione è analoga a quanto ottenuto con la simulazione di fill+pack. Il sistema di raffreddamento è funzionale in quanto permette di raggiungere gli stessi risultati.
La soluzione proposta è un buon compromesso tra fattibilità e qualità che garantisce la produzione di un manufatto funzionale.
Esito controllo: ok
Posizione delle weld lines
Figura 179: weld surface formation (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
Per quanto riguarda i controlli delle weld lines fare riferimento ai risultati ottenuti per l’analisi di fill+ pack.
Come raffigurato i risultati ottenuti coincidono Valutazione dello shear rate
Figura 180: shear rate, maximum (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
Utilizzando il sistema di raffreddamento modellato si ha una lieve diminuzione dello shear rate. Questa caratteristica è dovuta alla temperatura media dello stampo leggermente superiore a quella di 75°C utilizzata nelle simulazioni precedenti. I nuovi risultati sono migliori e quindi rispettano i limiti massimi del materiale. Anche in questo caso vi sono valori puntuali che generano shear rate superiori al limite di 60000 1/s. Come riportato nelle figure non vi sono realmente regioni con questi numeri.
Esito controllo: ok
Valutazione dello shear stress
Figura 181: shear stress at wall (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
Per quanto riguarda lo shear stress il valore ottenuto è leggermente inferiore a quello delle simulazioni precedenti. Il motivo è il medesimo già descritto nei precedenti controlli: la temperatura media superficiale dello stampo è leggermente maggiore di quella utilizzata nelle analisi di fill+pack. La variazione è minima passando da 0.2319 MPa a 0.2315 MPa. La diminuzione è positiva in quanto ci allontaniamo dal limite massimo sopportato dal materiale di 0.5 Mpa.
Esito controllo: ok Temperatura del fronte di flusso
Figura 182: temperature at flow front (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
Durante la fase di riempimento il fronte del flusso varia da 320°C a 322.9°C con una differenza di 2.9°C.
Questa variazione è ammissibile in quanto è consigliato avere una differenza massima di temperatura di 5-10°C durante il fill mediante processo di compressione. La differenza riscontrata con le analisi precedenti è minima ed é dovuta alla modellazione del sistema di raffreddamento.
Esito controllo: ok
Temperatura a fine compressione
Figura 183: temperature (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
La variazione tra la temperatura di fill e quella a fine compressione è di 5.9°C e la temperatura massima del materiale (345°C) non è stata raggiunta. Il valore ottenuto è diminuito rispetto i 6.8°C trovati con il sistema di raffreddamento ideale. La variazione massima consentita è di 10-15°C e questo valore non viene raggiunto.
Esito controllo: ok Guaina solidificata
Figura 184: frozen layer fraction at end of fill (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
I risultati di questo controllo sono simili a quelli ottenuti mediante l’analisi di fill+pack. La percentuale di guaina solidificata è leggermente superiore e questo è causato da alcune regioni dello stampo più fredde dovute alla presenza del sistema di raffreddamento non ideale. I valori superiori al limite massimo consigliato (20%) si trovano in regioni localizzate in prossimità delle cariche e non influiscono sulla formatura (vedi controlli “volume cavita” e “volume finale stampo”)
Esito controllo: ok
Ritiro volumetrico
Figura 185: avarage volumetric shrinkage (fill+pack SX; cool+fill+pack DX)
I risultati ottenuti sono migliori. Il ritiro volumetrico è leggermente inferiore ed è del 12.48%. I valori di ritiro massimi consigliati sono del 2%, questo valore è indicativo e non rappresenta una soglia limite.
Una presenza di ritiri non omogenei potrebbe causare delle deformazioni nel manufatto. Trattandosi di un manufatto di grandi dimensioni e con spessori importanti questo valore è accettabile, durante lo studio sulle deformazioni è stata verificata l’influenza di questo fattore sul prodotto finito.
Esito controllo: ok
Valutazione del tempo di raffreddamento 3
Figure 2: time to reach ejection temperature, part (cool+fill+pack)
Il tempo ciclo scelto per questo processo è di 21 secondi. Questo valore è sufficiente per garantire la completa solidificazione del materiale prima dell’apertura dello stampo. L’apertura stampo potrebbe essere anticipata di 1 secondo. In questi risultati si è mantenuto il valore utilizzato in precedenza