Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése. Szőcs András. Budapest, IV. 29.

Átírás

1 Fröccsöntött alkatrészek végeselemes modellezése Szőcs András Budapest, IV

2 Tartalom Mőanyag- és Gumitechnológiai Szakcsoport bemutatása Méréstechnika Elızmények Szilárdságtani modellezés Termo-mechanikai vizsgálat Fröccs-szimuláció Zsugorodás, vetemedés vizsgálat 2

3 Mőanyag- és Gumitechnológiai Szakcsoport (GAMF) Oktatás Mőanyagfeldolgozó technológus (GAMF) Gumiipari szakmérnök (NyF) Szerszámtervezı szakmérnök (ZMNE) Ipari képzések (anyag, gép szerszám, technológia) Kutatás Alap kutatás Nano-kompozitok Ömledék reológia Termo-analitika Ipari fejlesztés Hiperelasztikus anyagok Nem-lineáris, anizotrop, idıfüggı tulajdonságok modellezése 3

4 Méréstechnika Mechanikai tulajdonságok Univerzális anyagvizsgáló berendezés (ext.) Klímakamra (-60 C 250 C) DMTA berendezés Komplex rugalmassági modulus (-160 C 600 C) (Egy és kétoldali megfogás, kompresszió, nyírás, húzás) Max. 18 N, elmozdulás mérés (0,01µm) Mőszerezett Charpy ütımő Termo-analitika TQ Q200 DSC (Fajlagos hıtartalom mérése) TA Q 50 TGA (Termikus stabilitás) TA Q 800 DMTA Reológia Online és kapilláris reométer PvT, hıvezetési tényezı, nyomás alatti viszkozitás, folyásgörbék, nyújtási folyás 4

5 Anyagjellemzık meghatározása Heat Flow (W/g) 0.0 Storage Modulus (MPa) Tan Delta Loss Modulus (MPa) Exo Up Temperature ( C) Universal V4.3A TA Instruments Temperature ( C) Universal V4.3A TA Instruments C C Weight (%) Deriv. Weight (%/ C) Temperature ( C) Universal V4.3A TA Instruments 5

6 Elızmények, célok Mőanyag termékek modellezése Anyagjellemzık meghatározása Anyagmodellek Mőszaki alkatrészek vizsgálata Méretezés Idıfüggı tulajdonságok Hımérséklet függı tulajdonságok Deformáció sebességtıl függı tulajdonságok Anizotrópia Fröccs-szimuláció Anyagmodellek Terméktervezés Szerszámtervezés Vetemedés Anizotrópia 6

7 Mért és szimulált húzógörbe ] a P [M g é lts ü s z e F Nyúlásmérés módszere Instron video Instron kereszt Virtualis extenso 20 0 Virtuális Keresztfej Nyúlás [%] 7

8 Probléma, termikus vizsgálat, beállítások BASF Ultramid A3WG6 (PA6.6+30%GF) Lineáris hıtágulási együttható kereszt irányban: 0,65x10-4 / C Lineáris hıtágulási együttható kereszt irányban: 0,25x10-4 / C Mechanikai tulajdonságok a hımérséklet függvényében 8

9 DMA alkalmazása MPa Stress (MPa) 8 6 Sample: PAA3WGkereszt freqsweep Size: x x mm Method: Temperature Ramp Displacement (µm) DMA Stress (MPa) File: D:...\kereszt\alapDMTA-freqsweep220C.001 Operator: Szőcs András Run Date: Apr :19 Instrument: DMA Q800 V20.18 Build Displacement (µm) MPa Storage Modulus (MPa) Strain (%) Universal V4.3A TA Instruments Tan Delta Loss Modulus (MPa) Strain (%) Universal V4.3A TA Instruments Temperature ( C) Strain (%) Universal V4.3A TA Instruments Temperature ( C) Time (min) Universal V4.3A TA Instruments 9

10 AE1141 csavarozási probléma Hıtágulás hatására: 60 Mpa Hőtés hatására az elıfeszítés megszünt 10

11 Reakció erı és a nyomás a csavarfej alatt Elhanyagolások: LHE hıfokfüggése (T g ) LHE irányfüggése Több ciklus Idıfüggı tulajdonságok Elıfeszítés hatása Reakció erı [N] Nyomás az alátét felülületén [MPa] Maximális elmozdulás [mm] Maximális elmozdulás [mm] 11

12 Fröccs-szimulációszimuláció Fejlesztések során felmerülı kérdések: Moldex3D Solid Moldex3D e-design Anyagmodellek hatása a futtatás eredményére Validálás belsı nyomásgörbék alkalmazásával Formaüreg kialakítása Meglövési pontok Folyási utak Zsugorodás,vetemedés Formaüreg deformálása 12

13 Eddigi tapasztalatok, validálás Üreg kitöltésének vizsgálata Síklapúsági vizsgálat Kérdés Üreg méreteinek meghatározása Mért: Moldex: 0,445mm 0,556mm 13

14 Vetemedés vizsgálat, szerszám tervezés Fröccsöntı szerszámok formaüregének kialakítása Mértetek tőrése általában 0,01 mm tartományban Méretpontatlanságok Zsugorodásból Vetemedésbıl Szerszám kialakítás, technológiai beállítás A pontos méret számos szerszámpróbával és utólagos megmunkálással állítható be Fejlesztés célja a szerszámüreg módosítása 14

15 Üreg deformálása (zsugorodás, vetemedés) Formaüreg méreteinek meghatározása Hagyományos módon (szálorientáció ismeretlen): Hossz irányú zsugorodás Keresztirányú zsugorodás Üregméret vizsgálat a szimulációval: Termék modell ismerete Szimulációs futtatás a darabon Vetemedett, zsugorodott darab (!!!) -(Vetemedés) Újra futtatása a (-1x) vetemedett darabnak Zsugor értékek meghatározása Vetemedési jellemzık meghatározása 15

16 Zsugorodás, vetemedés Próbatest hossza: mm Üreg deformációja: mm Szimulált termék mérete: mm Összefoglalás Összetett anyavizsgálatok eredményeinek alkalmazása viszkoelasztikus (mőanyagok) anyagok tulajdonságainak modellezése 16

17 Köszönöm a figyelmet szucs.andras@gamf.kego.hu 17