پروژه و مقاله های رشته های مکانیک-ساخت و تولید و ماشین افزار

پروژه , تحقیق و مقاله های رشته مکانیک - ساخت و تولید و ماشین افزار

shrinkage

بسم الله الرحمن الرحیم

 

 

shrinkage

 

 

 

 

تهیه کننده:

                سعید محمدی سوران

 

 

 

دیماه 1387

 

 

فهرست مطالب:

 

 

چکیده مطالب           .........................              3

مقدمه        .........................             4

تعریف انقباض         .........................             5

انواع انقباض        .........................             5

اصول کلی انقباض         ........................             7

عوامل انقباض بیش ازحد          .............             8

انقباض غیر یکنواخت               .............             9

   قواعد طراحی           .......................              9

     فرمولها                .......................           12

مقدار انقباض برای بعضی مواد     ........              13

روش آزمون            ......................               14

تاثیرات انقباض روی محفظه قالب  .......             14            

 

چکیده مطالب:

 

 

انقباض تغییر حالت غیر دلخواهی است که در تزریق مواد رخ می دهد وعلت اصلی آن در مواد پلاستیکی رفتار ترمودینامیکی ماده است.

انقباض به عوامل زیادی بستگی دارد، اما می توان با تعیین شرایط مطلوب تزریق و رعایت بعضی از اصول مهندسی آن را به حداقل رساند.

اگر مقدار انقباض بیش از حد باشد قطعه در تلرانس مورد نظر نبوده واگر به صورت غیر یکنواخت و زیاد باشد باعث تابیدگی جسم می شود، به همین دلیل می توان از برنامه های کامپیوتری استفاده کرده و با محاسبه انقباض حجمی ، انقباض خطی را به دست آورده و با تغییر پارامترها آن را به حداقل رساند، راه دیگر نیز استفاده از تجربه افراد متخصص است.

برای هر ماده مخصوص درصدی از انقباض را می توان بیان کرد تا با تاثیر بر روی اندازه های حفره آن را کنترل کرد.

مقدار انقباض در پلیمرهای نیمه کریستالی بیشتر از پلیمرهای آمرف است.

 

مقدمه :

 

اگر پلاستیکها به روش قالبگیری تزریقی تولید شوند از اختلاف

بین ابعاد قطعه قالبکیری و ابعاد حفره قالب نمی توان جلوگیری

کرد. این اختلافها تحت عنوان انقباض خلاصه می شوند.

 

وقتی قطعات پلاستیکی به درون قالب، تزریق می شوند دمایی حدود 260 درجه سلسیوس دارند و وقتی قطعات به سرعت بین دمای  60 تا 37.5 درجه سلسیوس سرد شوند در آنها تنشهای پسماند حرارتی باقی خواهد ماند که موجب تغییر شکل قطعات پس از خروج از قالب می شود.

 

  

تعریف انقباض:

 

نسبت اختلاف بین یک اندازه دلخواه در حفره قالب و اندازه مربوطه در قطعه قالبگیری به اندازه حفره قالب را انقباض گویند.


در صد انقباض

 


اندازه دلخواه در حفره قالب

 


اندازه مربوطه در قطعه قالبگیری شده

 

 

انواع انقباض:

 

الف) انقباض طولی:

 

1- انقباض خروج قطعه از قالب: انقباض قطعه پس از پران

 

2-انقباض تولید: پس از اینکه قطعه قالبگیری برای 16 ساعت در شرایط استاندارد قرار گرفت اندازه گیری  می شود.

3- انقباض تکمیلی: پس از انبار شدن طولانی تغییرات ابعادی

دیگری بر ا‌‌‌ثر تغییر دما یا بر اثر آزاد شدن تنشهای پسماند.

 

 

ب )انقباض حجمی:

 

اگر در رابطه انقباض به جای اندازه های طولی ، حجم حفره  قالب و قطعه قالبگیری جایگزین شوند،انقباض حجمی به دست

 می آید:

 

 

انقباضهای طولی و حجمی به یکدیگر ارتباط دارند ولی به دلیل غیر همسانگردی(بستگی انقباض به جهت ) انقباض طولی را

نمی توان از انقباض حجمی محاسبه کرد.

مساله دیگر عدم امکان اندازه گیری انقباض حجمی است.

 

ج )انقباض مماسی و شعاعی:

اگر انقباض را با توجه به جهت جریان بررسی کرد، انقباض تولید شعاعی، انقباض در جهت جریان است، انقباض مماسی در جهت عمود بر جریان است. اختلاف انقباض تولید، اختلاف بین انقباض شعاعی ومماسی است و اندازه ای برای غیر همسانگردی انقباض به حساب می آید.

 

اصول کلی انقباض:

 

Ø   انقباض به طور طبیعی در فرایند تزریق در قالب اتفاق می افتد.

Ø    چون چگالی پلیمر به واسطه درجه حرارت در طول تزریق قالب دچار اختلاف می شود که ناشی از انقباض کلی در قسمت عرضی قطعه تولید شده که تحت تنشهای پسماند بوده تاثیر می پذیرد و قطعه تحت تاثیر مشابه همین فشارهای اعمالی تولید می شود.

Ø   اگر تنشهای پسماند در قالب به اندازه ای کافی باشند که بر ساختاراصلی قطعه غلبه کنند قطعه تاب بر می دارد و در هنگام خروج ازقالب توسط نیروی پران دچار شکست  می شود.

Ø   مواد کریستالی و نیمه کریستالی در معرض انقباض حرارتی

      بیشتری  قرار می گیرد.

Ø   مواد آمرف انقباض کمتری دارند.

  

 

علل زیر موجب انقباض بیش از حد می شود:

1.   فشار کم تزریق

2.   کم کردن زمان سرد کردن

3.   زیاد بودن درجه حرارت مذاب

4.   زیاد بودن درجه حرارت  قالب

5.   پایین بودن فشار نگهداری

6.   زیاد بودن ضخامت

 

 

انقباض غیر یکنواخت و دلایل آن:

 

بعضی از پلاستیکها دارای انقباض های مختلفی در یک جهت نسبت به

دیگر پلاستیکها هستند.  برای مثال پلیمرهایی که با الیاف شیشه ای

تقویت شده اند در مقاطع عرضی دارای انقباض بیشتری نسبت به مقاطع

طولی هستند اما در جهت ضخامت چنین محدودیتی وجود ندارد.

الیاف شیشه ای نسبت به ماده جاری سمت گیری می کند و به علت کمتر

بودن انبساط گرمایی آنها بیش از همه در سمت گیری انقباض ماتریس

را محدود می کنند.

استفاده از ساچمه های شیشه ای یا پودر معدنی باعث ایجاد رفتار همسانگردی در انقباض می شود و بر اثر تراکم پذیری کمتر کل ماده انقباض کمتر می شود.

 با استفاده از الیاف شیشه ای انقباض را می توان 50% تا 80%

کم کرد ولی اگر مقدار الیاف شیشه ای بیش از 20% باشد کاهش بیشتری

در انقباض ایجاد نمی شود.

قواعد طراحی برای انقباض:

به وسیله طراحی درست قطعه، قالب ، فرایند تولید و مواد می توانیم

انقباض و تابیدگی را کم یا کنترل کنیم.

 

با استفاده از برخی قواعد زیر می توان انقباض و تابیدگی را کم کرد:

 

1- ضخامت دیواره از شکل یکنواخت باید دوری کند و حتی المقدور در طراحی باید از تغییر مقاطع ناکهانی (transition lenght ( پرهیز شود و سعی شود که مقاطع بزرگ به تدریج به مقاطع کوچکتر یا

 باریکتر برود .

 

2- تغییر در نوع طراحی و نیز در ضخامت باعث انقباض قابل

ملاحظه ای می شود و همچنین  با این کارمی توانیم نیروی فرو رونده

(  sink  marks ) و خلل و فرج را راهنمایی و کنترل کنیم .

یک ردیف نازک خط خطی که نسبت استحکام به وزن دارد برای شکل

 انقباض درست می شود و تاثیر بسزایی در کیفیت دارد.

 

3- متوازن کردن پر کننده ها          Balanced Filling

طراحی مناسب سیستم راهگاه تزریق جهت رساندن متعادل مذاب به

حفره ها

4- فشار نگهداری                      Packing pressure

هنگامی که فشار نگهداری زیاد است می تواند به انقباض کمک کند

بعلاوه موجب افزایش و صعود سطح تنشهای پسماند شده و احتیاج به

نیروی نگهدارنده دارند.  

Ø   یک طرح خوب این است که سطح فشار را نگهداریم و مجاز

هستیم که به مقدار کافی در این زمان نگه داشته، سپس فشار را پس از کانال خنک کننده برداریم.

 برای جبران انقباض حجمی در قطعه تولیدی نیروی نگهداری باید بتواند مواد اضافی را انتقال دهد.

5- سیستم خنک کاری                       cooling system

 طراحی سیستم خنک کاری مناسب به ما این امکان را می دهد که

سرد سازی یکنواخت و همسانی را اعمال کنیم ( خنک سازی متعادلی)

6- تنشهای پسماند               Residual Stress

تنشهای مولکولی و تنشهای خطی ((fibre توسط فرایند ذوب حرارتی ، حرارت دیواره قالب ، زمان پر کردن، ضخامت حفره ها افزایش می یابند در حالی که با نگهداری فشارنگهداری و مسیر جریان کاهش می یابد.

 

 

 

فرمولها:                                      Formulae

 

 


Ø   در صد انقباض قالب (%):

 

 


Ø   درصد انقباض بعد از قالبگیری (%): 

 

 

                      

               = طول حفره ( mm )

 


             = طول جز (mm  )

             

             = طول جزبعد از مدت زمان 24،48،168 ساعت دردمای23                                                                                                                                               درجه سلسیوس

 

 


Ø   رابطه بین انقباض خطی قالب و انقباض حجمی از رابطه زیر به

 دست می آید: (برای نمونه مخصوص)

 

 


                    = ابعاد حفره (mm)

 


                    = ابعاد قطعه قالب گرفته شده  (mm)

 

                    = مقدار انقباض  (mm)

 

 

مقدار انقباض برای بعضی مواد:

 

Material                        Type                 Shrinkage in/in

 

Polypropylene        Semi-Crystalline       0.010 - 0.025

Polyethylene          Semi-Crystalline       0.015 - 0.040

Nylon (6-6)             Semi-Crystalline       0.007 - 0.018 

Acetal                     Semi-Crystalline       0.018 - 0.025

ABS                        Amorphous               0.004 - 0.009

Polycarbonate        Amorphous               0.005 - 0.007

Polystyrene            Amorphous               0.004 - 0.007

PPO                       Amorphous               0.005 - 0.008

 

 

 

 

 

روش آزمون: Test methods                        

در اغلب روشهای آزمون یک میله مخصوص آزمایش قالبگیری می شود.

ابعاد آن سه بار بین 2-1 ساعت ،24 و48 ساعت دوباره اندازه گرفته

می شود .

 ارزش نتایج به دست آمده  در این روش فقط قابل استفاده در انقباض

کاربردی است.

 

تاثیرات محفظه قالب روی انقباض :

مهمترین تاثیر آن تحریک تشهای پسماند توسط حرارت است:

اختلاف در سرعت سرد کردن از دیواره قالب تا مرکز آن می تواند

 باعث تحریک حرارتی تنشهای پسماند شود.

اگر سرعت سرد کردن در دو سطح متفاوب باشد القای حرارتی غیر

یکنواخت ناشی از تنشهای پسماند می تواند اتفاق بیافتد.

 

منابع اصلی:

 

مقاله:

Professor Joseph Greene (Shrinkage     Chapter 8)         

 

 

اینترنت:

 

www.Tangram Technology unit.com

 

www. equistarchem.com

 

www.Engineering Plastics Shrinkage.com

 

www.Vision Engineer.com

 

 

کتاب:

 

قالبهای تزریق پلاستیک      مترجم :       فرزاد بیغال- عبدا.. ولی نژاد