تحلیل جریان سریع سیستم راهگاه گرم-بخش اول
تکنولوژی تحلیل جریان می‌تواند در بهبود انتخاب، طراحی و رفع مشکل سیستم راهگاه گرم موثر باشد.
قابلیت اطمینان/ کارایی ابزار و زمان تحویل محصولات هم برای قالب سازان و هم برای تولید کنندگان سیستم راهگاه گرم بالاترین اولویت محسوب می‌شود. فراگیر شدن موضوع اقتصاد و تحت تاثیر بازار رقابتی سبب شده است تا این موضوعات بحرانی تر و جدی تر باشد. افراد برای افزایش سرعت تولید به ایده‌ها و تکنولوژی‌های جدید نیاز دارند تا بتوانند هزینه‌ها را کاهش و کیفیت را افزایش دهند.
تکنولوژی مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) برای مثال، مدل سازی کامپیوتری قالب‌های تزریقی و یا تحلیل جریان قالب، می‌تواند بینش و دید مناسب را نسبت به فرآیند قالب گیری نشان دهد و به مهندسان کمک کند تا بتوانند سیستم های راهگاه گرم و قالب های بهتری را طراحی کنند. همچنین، پیچیدگی و هزینه مربوط به تکنیک های تحلیل جریان معمولی سد راه مهندسان در استفاده مناسب از این تکنولوژی ها می‌شود. این نوع برنامه‌ها معمولا توسط افراد خبره مورد استفاده قرار می‌گیرد، افرادی که تجربه زیادی در زمینه تحلیل های CAE و تحلیل های مرتبط را دارا می باشند. علاوه بر این، حتی در حضور یک فرد خبره، استفاده از چنین فرآیند و تحلیلی بسیار زمان بر خواهد بود.
این مقاله تکنولوژی بهبود یافته و تحلیل سریع جریان و نرم افزاری که مهندسان معمولی و افراد با تجربه مورد استفاده قرار می‌دهند را مورد بررسی قرار داده و معرفی می کند تا بتوانند با استفاده از آن در انتخاب، طراحی و رفع نقص ابزارهای سیستم راهگاه گرم بهتر عمل کنند.
اهمیت طراحی و تحلیل راهگاه
به نظر می‌رسد اهمیت تحلیل راهگاه در طراحی و قالب گیری، مدت زمان زیادی است که نادیده گرفته شده است. هر چند تحلیل های بسیار و متنوعی را می توان مورد استفاده قرار داد، به نظر می رسد تمرکز اصلی افراد بر قطعات و حفره‌ها خواهد بود.
نقش راهگاه از آنچه به نظر می‌رسد، مهم تر است. پلیمر ذوب شده همیشه در ابتدا راهگاه را پر می کند و بعد به وسیله نازل به حفره های قالب می رسد. سابقه جریان و گرمای مذاب در سیستم راهگاه گرم تاثیر مستقیمی بر کیفیت پر شدگی سطوح و کیفیت قطعات خواهد داشت. همچنین، سیستم راهگاه گرم زمان ماندگاری اضافه‌ای را بر ماده مذاب اضافه می‌کند. در موادی که نسبت به دما حساس می باشند، تعداد ضربات و پاشش های انجام شده کم باشد، در اینصورت زمان ماندگاری زیاد می تواند سبب بروز مشکل و رسوب رزین مذاب شود. در چنین وضعیتی، افت فشار ایجاد شده در راهگاه بسیار زیاد، در حدود ۵۰ درصد خواهد بود و مقدار این افت در فشار کلی نازل می تواند تا ۸۰ درصد نیز باشد. واضح است، اگر مقدار افت فشار در سیستم راهگاه بیشتر از حد باشد، هنوز هم با توجه به فشار موجود در ورودی عملیات تزریق و پر شدن حفره ها انجام خواهد شد. طراحی ضعیف سیستم های راهگاه گرم را می توان دلیل عمده ایجاد مشکل در قالب گیری دانست – که تنها راه حل این مشکل نیز طراحی دوباره و یا تصحیح راهگاه بدون ایجاد تغییر در سایر قطعات دانست.
اولین قدم در طراحی هر سیستم راهگاه گرم را می‌توان انتخاب دقیق و مناسب نوع ورودی، اندازه نازل و طرح مانیفولد دانست. نازل‌های سیستم راهگاه گرم و مانیفولد با توجه به کاربردهای خاص و نیاز سیستم طراحی شده، اندازه داخلی حفره راهگاه می‌شوند. رابطه بسیار قوی بین اندازه راهگاه و ابعاد خارجی مانیوفولد و نازل وجود دارد. در اغلب موارد، تغییر در اندازه راهگاه به معنی سیستم راهگاه متفاوت خواهد بود که خود به خود سبب خواهد شد تا اصلاحات زیادی در طراحی قالب صورت گیرد. بنابراین، از ابتدای آغاز پروژه و مرحله طراحی ابزارانتخاب سیستم راهگاه مناسب و صحیح از اهمیت خاصی برخوردار است تا از ایجاد هزینه‌های اضافی مربوط به تغییر سیستم خودداری شود. بدترین حالت نیز این می‌باشد که سیستم راهگاه نادرست در قالب قرار داده شود و تا زمانی که قالب به فرآیند فشار گیره نرسد، نمی توان از این موضوع آگاهی یافت.
یکی از راه های خودداری از بروز این مشکل را می‌توان تحلیل جریان دانست، استفاده از مدل کامپیوتری قالب برای انجام تحلیل، بررسی طراح های مختلف، کاهش اشتباهات طراحی، پر رنگ ساختن کاربرد های خاص و افزایش کیفیت سیستم راهگاه و قالب دانست.
مزایای استفاده از تکنولوژی تحلیل جریان سریع
با تمرکز اولیه روی کاربرد سیستم راهگاه گرم، استفاده از تکنولوژی جدید تحلیل جریان سریع و تکنولوژی نرم‌افزاری ویژگی ها و مزایای زیادی را فراهم خواهد کرد.
- سهولت در استفاده
با مقایسه تحلیل گران سیستم‌های تحلیل CAE و متخصصان حوزه پلاستیک (مانند مهندسان طراح قالب، قالب سازان، مدیران پروژه، مسئولان فروش و قالب‌کاران و …)، استفاده از نرم‌افزار ساده‌تر و آسان‌تر خواهد بود. تجربه و آموزش پیشین زیاد در این باره نیاز نیست و هیچ گونه مشکل جدیدی در یاد گیری عبارات و مفاهیم جدید نیز وجود ندارد. بعد از دریافت نرم افزار تحلیل جریان متخصصان بلافاصله می توانند مشکلات و مسائل واقعی خود را مدل سازی کنند.
- سرعت
استفاده از مدل های تعریف شده قبلی و یا بهینه سازی و استفاده مجدد از این مدل ها ساده است. همچنین کاربران می توانند کتابخانه ای،از این مدل ها ایجاد کنند و به صورت مدام از این مدل ها استفاده کنند . با توجه به گسترش الگوریتم های هوشمندانه و الگوریتم های تحلیلی جدید ایجاد شده در نرم افزار، استفاده کنند گان می توانند تحلیل های سیستم های راهگاه سرد و گرم را سریع تر انجام داده و نتایج تحلیل را با مقایسه محدوده وسیعی از پارامترها مانند افت فشار، نرخ برش، حجم راهگاه، افزایش دما و … با صرف زمان اندکی به دست آورند. انجام سریع این تحلیل ها اطلاعات زیادی را می دهد و امکان تصمیم گیری سریع – حتی در مدت زمان ملاقات با مشتری و کنفرانس های مهم – فراهم می کند.
- هزینه کم
مقرون به صرفه بودن سیستم نیز از جمله پارامترهای دیگری است که در تکنولوژی تحلیل سریع مورد توجه قرار می گیرد. میزان سرمایه گذاری انجام شده روی سیستم نرم افزاری هزینه‌ای کمتر از یک یا دو سیستم راهگاه گرم را نیاز دارد. بنابراین، هر شرکتی به راحتی می تواند آن را تهیه کرده و از ابزار تحلیل آن بهره ببرد. در واقع استفاده از نرم افزارهای تحلیل جریان برای تمام مهندسان پلاستیک ممکن می باشد.
- مفید و کاربردی بودن
اگر هدف اصلی ارائه طراحی بهینه سیستم راهگاه گرم باشد، تکنولوژی تحلیل سریع جریان می‌تواند ابزار بسیار مناسب، مفید و عملی باشد. برای انجام تحلیل هیچ نیازی به وجود فایل CAD قطعات و مدل المان بندی شده نیست؛ بنابراین، در دسترس نبودن فایل CAD مناسب را نمی‌توان به عنوان مانعی برای انجام تحلیل دید. این ویژگی، که به کاربر اجازه می‌دهد تا حتی با در دست داشتن کمترین میزان اطلاعات نیز کار تحلیل را انجام دهد، این یکی از ویژگی های بسیار مهم و مفید این تکنولوژی می باشد.
یکی از قوانین اساسی برای تمام برنامه های CAE کمک به فرآیند تصمیم گیری در ساخت قالب می باشد. با انجام مدل سازی های ساده و سریع، استفاده کننده می تواند اطلاعات زیادی در ارتباط با سختی کار به دست آورده و تصمیمات مهمی را اتخاذ کند. در کاربردهای واقعی اتخاذ تصمیم های مهم مهندسی با استفاده از ابزارهای ساده همانند استفاده از تکنولوژی های پیچیده و گران قیمت، ممکن به نظر می رسد.
- دقت
واضح است که مهترین و اساسی‌ترین نیاز در هر سیستم CAE میزان دقت نرم‌افزار در تحلیل مسئله می‌باشد. علی‌رغم سادگی استفاده از سیستم و انجام سریع محاسبات، تکنولوژی سریع تحلیل جریان بر اساس پیاده سازی تکنیک ها و الگوریتم های بسیار پیچیده استوار است. این نرم افزار فاکتورهای بسیار پیچیده‌ای، مانند جریان غیر نیوتنی در پلیمرها، تاثیر برش حرارتی، میدان جریان نا پایدار و … را به حساب می‌آورد. سیستم تحلیل جریان سریعی که در اینجا مورد بحث قرار می گیرد در اکثر سیستم‌های راهگاه گرم واقعی مورد تست قرار گرفته است. بازخورد بازار از این دستگاه ها بسیار مثبت بوده است.
شرایط برد-برد
بهره‌وری و پیاده سازی تکنولوژی تحلیل جریان سریع را می‌توان سناریوی برد-برد هم برای قالب سازان و هم تولید کنندگان سیستم‌ها دانست. همانطور که قبلا ذکر شد، قابلیت اطمینان/ کارایی ابزار و زمان تحویل محصولات هم برای قالب سازان و هم برای تولید کنندگان سیستم راهگاه گرم بالاترین اولویت محسوب می شود. اکثر قالب سازان از لحاظ تخصصی اطلاعات کمی در ارتباط با سیستم راهگاه گرم دارند و بیشتر بر اساس گفته های تولید کننده سیستم راهگاه گرم به دنبال انجام طراحی بهینه در طی فرآیند قالب سازی می باشند. به منظور انجام این فرآیند، نه تنها زمان ارزشمند تلف شده و می گذرد،در هر زمانی که سیستم جدیدی ارائه شد باید تغییرات اساسی در ساختار قالب ایجاد شود. تغییرات و عدم برقراری ارتباط صحیح در طراحی ابزار سیستم راهگاه گرم را می توان عمده ترین دلیل افزایش زمان طراحی و زمان تحویل سفارش دانست.
تحلیل جریان می تواند اطلاعات بسیار ارزشمندی را فراهم کند و افراد را در تصمیم گیری موثر تر یاری کند. هم تولید کنندگان سیستم راهگاه گرم و هم قالب سازان ،می توانند موثر ترین سیستم راهگاه گرم را با توجه به کاربرد خود انتخاب کنند و بتوانند خواسته ها و نیازهای همدیگر، مانند طرح و نقشه مانیفولد، تعداد افت های مورد نیاز، ابعاد راهگاه، ورودی و پارامترهای دیگر را به خوبی درک کنند. به عبارت دیگر، فراهم کنندگان سیستم راهگاه گرم سیستمی که نیاز دارند را به صورت کامل می شناسند و قالب سازان نیز می توانند از همان آغاز فرآیند تولید، سیستم صحیح را مورد استفاده قرار دهند. این موضوع در کاهش زمان تحویل و افزایش کیفیت ابزار هم برای تولید کنندگان راهگاه گرم و هم کاربران از سیستم مفید خواهد بود.
منبع:Mold Making Technology
ترجمه:ایران ملد
