Процесс цифрового проектирования и моделирования
Производство высокоскоростных-форм для преформ из ПЭТ начинается с точного цифрового проектирования. С помощью компьютерной-технологии проектирования и моделирования можно оптимизировать структуру пресс-формы перед началом производства, что позволяет сократить объем доработок и заложить основу для эффективного производства.
Параметрическое и модульное проектирование — это основа высокоскоростного-проектирования пресс-форм. Дизайнеры используют программное обеспечение для 3D-проектирования, такое как UG и SolidWorks, для создания параметрических моделей на основе параметров преформ, предоставленных клиентом (таких как вес, диаметр, толщина стенок и коэффициент вытяжки), связывая размеры преформы с полостью пресс-формы, литником, системой охлаждения и другими конструкциями. Вызов библиотек модульных компонентов (таких как стандартные направляющие стойки и втулки, компоненты горячеканальных каналов и механизмы выброса) позволяет быстро построить общую структуру пресс-формы, сокращая повторяющиеся работы по проектированию. Например, для высокоскоростной пресс-формы с 64-полостями цикл проектирования можно сократить с традиционных 15 дней до менее чем 7 дней, обеспечивая при этом единообразие структуры полостей.
Анализ моделирования CAE используется на протяжении всего процесса проектирования. Путем моделирования ключевых показателей, таких как текучесть расплава, эффект охлаждения и прочность конструкции, можно заранее выявить дефекты конструкции. При моделировании течения расплава такое программное обеспечение, как Moldflow, используется для анализа времени заполнения, распределения давления и изменений температуры в различных полостях, оптимизируя расположение направляющих и расположение литников, чтобы гарантировать, что разница во времени заполнения каждой полости в форме с 64-полостями контролируется в пределах 0,3 секунды. При моделировании прочности конструкции используется программное обеспечение ANSYS для моделирования распределения напряжений в форме во время-открытия и закрытия формы на высокой скорости, при этом основное внимание уделяется оптимизации толщины и расположения компонентов,-несущих нагрузку, таких как шаблоны и направляющие стойки, чтобы избежать деформации, вызванной длительной-работой на высокой скорости. Моделирование системы охлаждения позволяет спрогнозировать равномерность охлаждения заготовки водяными каналами. Регулируя диаметр водяных каналов, расстояние между ними и положения входа/выхода, разница температур заготовки во время извлечения из формы поддерживается ниже 5 градусов.
Совместное проектирование и управление данными повышают эффективность проектирования. Система PDM (управление данными о продукте) используется для централизованного управления проектными данными, обеспечивая обмен данными-в режиме реального времени между проектировщиками, инженерами-технологами и производственным персоналом, избегая ошибок проектирования, вызванных несоответствием версий. В то же время облачная-платформа для совместной работы позволяет в режиме реального времени-общаться с клиентами и поставщиками относительно проектных решений, своевременно реагировать на изменения требований и сокращает цикл подтверждения проекта более чем на 30 %. Например, когда клиент регулирует толщину стенок преформы, дизайнеры могут быстро обновить размеры полости посредством корреляции данных и одновременно передать обновления в производственный отдел, обеспечивая своевременную корректировку производственного плана.
Высокоэффективные-процессы выбора и предварительной обработки материалов
Высокоскоростные-формы для ПЭТ-преформ предъявляют чрезвычайно высокие требования к механическим свойствам, износостойкости и стабильности материалов. Строгий выбор материала и процессы предварительной обработки необходимы для обеспечения долговременной-надежной работы пресс-формы в условиях высокой-частоты и высоких-нагрузок.
Точный выбор материалов формы должен определяться с учетом функциональных различий компонентов формы. Поскольку полость и сердечник непосредственно контактируют с расплавом ПЭТФ при высокой-температуре и-высоком давлении, необходимо использовать сверх-чистую мартенситную нержавеющую сталь (например, S136, STAVAX). Содержание углерода должно контролироваться на уровне 0,3%-0,5%, а содержание примесей, таких как сера и фосфор, должно быть менее 0,01%. После термообработки твердость может достигать HRC48-52, а также превосходные характеристики полировки с шероховатостью поверхности Ra0,01 мкм. Конструктивные компоненты, такие как шаблоны и направляющие стойки, изготовлены из высокопрочной -предварительно-закаленной стали (например, 718H, NAK80) с твердостью, контролируемой на уровне HRC30-35, и прочностью на сжатие не менее 1200 МПа, способной выдерживать десятки тысяч ударов при открытии и закрытии формы в час. Для пресс-форм со сверхвысокой скоростью впрыска (производительностью более 100 000 заготовок в час) полость может быть изготовлена из быстрорежущей стали порошковой металлургии (например, АСП-60) с общим содержанием легирующих элементов не менее 25 % (вольфрам, молибден, хром и т. д.) и износостойкостью в 3-5 раз большей, чем у обычной литейной стали.
Предварительная обработка материала имеет решающее значение для обеспечения точности обработки. После хранения сталь подвергается строгим испытаниям химического состава и механических свойств. Элементный состав подтверждается с помощью спектрометра, а исходная твердость измеряется твердомером для обеспечения соответствия проектным требованиям. Затем проводят обработку старением, выдерживая сталь при температуре 500-550 градусов в течение 4-6 часов и медленно охлаждая ее до комнатной температуры, чтобы устранить внутренние напряжения, возникающие во время ковки, и предотвратить деформацию после механической обработки. Для больших форм необходимо применять ступенчатый процесс нагрева и изотермического охлаждения, контролируя скорость охлаждения до уровня менее или равного 5 градусам в час для достижения скорости снятия внутренних напряжений более 80%. Перед резкой сырья также требуется обработка отжигом, чтобы снизить твердость материала (меньше или равна HRC25), улучшить производительность резки и продлить срок службы инструмента.
Контроль точности размеров материала должен поддерживаться на протяжении всего процесса предварительной обработки. Для резки сырья используются высокоточные-пильные станки (точность резки ±0,1 мм), обеспечивающие отклонение толщины листового металла не более 0,2 мм, оставляя равномерный припуск для последующей обработки. Для полостного сырья производится черновая шлифовка плоскошлифовальным станком с контролем плоскостности в пределах 0,05 мм/м, что позволяет сократить объем резания, необходимый при последующей обработке. Одновременно с этим на сырье проводится дефектоскопия (например, ультразвуковой контроль), чтобы убедиться в отсутствии внутренних трещин, пор и других дефектов, предотвращая внезапную поломку во время использования формы.
