شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي شامل مراحل پرشدن قالب و پخت آميزه

Simulation of Injection Molding Process Including Mold Filling and Compound Curing

در اين مقاله مطالعه عددي فرايند وولكانش در توليد قطعات لاستيكي انجام شده است كه به شيوه قالب گيري تزريقي ساخته مي شوند. به منظور يافتن خواص سينتيكي پخت آميزه لاستيك از برازش غيرخطي داده هاي ريومتري استفاده شده است . معادلات سينيتيك پخت در يك برنامه كمكي در قالب UDF(user defined function) و به زبان C نوشته شده و فرايند پخت در يك قطعه سه بعدي پيچيده، به كمك نرم افزار Fluent شبيه سازي رايانه اي شده است. به دليل رفتار غيرنيوتني سيالات پليمري، ازمدل گرانروي غيرنيوتني و تواني براي محاسبه تنش برشي استفاده شده است كه ضرايب آن نيز با برازش غيرخطي از داده هاي آزمايش گرانروي به وسيله دستگاه RPA محاسبه شده است. پس از محاسبه خواص فيزيكي و سينتيك پخت آميزه، فرايند قالب گيري تزريقي براي يك قطعه لاستيكي كاربردي (ضربه گير خودروي سمند) با هندسه پيچيده و ضخامت نايكنواخت شبيه سازي شده است. زمان پرشدن قالب حاصل از حل عددي تطابق خوبي با نتايج تجربي نشان داد. زمان رسيدن به پخت بهينه كه مهم ترين پارامتر فرايند وولكانش است، با حل عددي معادلات بقاي جرم، اندازه حركت، انرژي و سينتيك پخت محاسبه شد. زمان پخت عددي سازگاري بسيار خوبي با زمان پخت حاصل از نتايج تجربي ارايه كرد. تطابق نتايج عددي و تجربي، دقت زياد مدل انتخاب شده براي پخت و گرانروي را تاييد مي كند.

The present work reports and discusses the results of a 3D simulation of the injection molding process of a rubber compound that includes the mold filling stage and material curing, using the computer code is developed in “UDF” part of the Fluent 6.3 CAE software. The data obtained from a rheometer (MDR 2000) is used to characterize the rubber material in order to find the cure model parameters which exist in curing model. Because of non-newtonian behavior of rubber, in this work the non-newtonian model for viscosity was used and viscosity parameters were computed by mean of viscometry test by RPA. After calculation of the physical and curing properties, vulcanization process was simulated for a complex rubber article with non-uniform thickness by solving the continuity, momentum, energy and curing process equations. Predicted filling and curing time in a complex and 3D rubber part is compared with experimentally measured data which confirmed the accuracy and applicability of the method.