Opis problematike izdelka in iskanje njenega vzroka
Orodje je bilo izdelano in dobavljeno v predvidenem roku. Pri prevzemu oziroma brizganju testnih izdelkov pa so se pokazale prve težave, ki jih tehnologi tudi s spreminjanjem procesnih parametrov na brizgalnem stroju niso mogli rešiti. Na izdelku se je zvijal zgornji del dozirnega tulca.
Simulacija dejanskega stanja
Na podlagi vseh pridobljenih podatkov (3D-modela izdelka, material izdelka: SAN, konstrukcija orodja, tehnoloških parametrov) se je izvedla simulacija brizganja. Njen namen je bil popis dejanskega stanja in predvsem ujemanje z rezultati realnega brizganega izdelka. Da bi dobili čim bolj stvarne rezultate, smo izvedli popolno analizo (hlajenje, polnjenje in naknadni tlak ter zvijanje in krčenje), kar pomeni, da smo z metodo končnih elementov popisali celoten izdelek (enognezdno orodje) ter orodje skupaj z dolivnim in temperirnim sistemom (slika 2).
Rezultati so pokazali popolno ujemanje z dejanskim stanjem (deformacijo zgornjega dela tulca navznoter za ca. 0,87 mm oziroma dvig pokrova na robu za ca. 1,3) in nakazali vzrok. Sliki 1 levo in 1 desno prikazujeta različne možnosti prikaza deformacije izdelka. Slika 1b omogoča lažjo primerjavo z realnim izdelkom.
Po pregledu osnovnih rezultatov simulacije se je na sliki temperature izdelka v trenutku odpiranja orodja razbralo močno pregrevanje ob vznožju problematičnega tulca. Temperaturo izdelka v trenutku odpiranja orodja prikazuje sika 3. Razvidno je, da je ta temperatura v korenu tulca za skoraj 20°C višja od sosednjih površin in da bi bil to lahko potencialni vzrok za čezmerno deformacijo izdelka.
Iz povprečne temperature na sliki 4 je mogoče razbrati pregrevanje orodja v vogalu korena tulca, kar je vzrok za deformacijo. Tulec izdelka se deformira v smeri toplejše strani orodja, ker je na tem mestu skrček večji zaradi daljšega ohlajanja mase.
Zmanjšanje deformacije izdelka
Za zmanjšanje deformacije tulca izdelka je potrebno zmanjšati temperaturno razliko v korenu.
Po pogovorih s podjetjem in po pregledu konstrukcijske dokumentacije orodja smo se odločili za izdelavo dodatnega hladilnega tokokroga v orodju na mestu, ki ga je pokazala analiza. Seveda smo omenjeno možno rešitev najprej preizkusili s simulacijo.
Simulacija z novim hladilnim sistemom
Slika 5 prikazuje nove linije temperirnega sistema. V orodje smo dodali klasični tokokrog in hlajenje s pregrado. Z dodatnim hlajenjem smo uspeli zmanjšati temperaturno razliko v korenu tulca. Temperatura izdelka se je v korenu znižala za okoli 25°C (slika 6), prav tako pa se je zmanjšala temperaturna razlika v korenu med brizgalno in izmetalno stranjo orodja (slika 7). Rezultati simulacije so pokazali izboljšanje stanja deformacije za približno 50 % (slika 8). Zaradi pozitivnega izboljšanja stanja smo se odločili za omenjene popravke na dejanskem orodju.
Rezultati deformacije dejanskega izdelka
Po izvedenih spremembah na orodju in opravljenih preizkusih na stroju smo lahko potrdili dejansko zmanjšanje deformacije izdelka (slika 9). Izdelek je zdaj v predpisanem tolerančnem polju, kar zagotavlja njegovo funkcionalnost.
Končni rezultat
Numerične simulacije so omogočile hitro in stroškovno učinkovito identifikacijo in odpravo vzroka za nastanek prekomerne deformacije tulca. Po izvedenih enkratnih spremembah na orodju, smo zagotovili izdelek v predpisanem tolerančnem polju.
Uporabnost tovrstnih analiz je močno odvisna od strokovnosti uporabnika. Uporabnik mor znati pravilno interpretirati rezultate, preden presoja vzroke in sprejema odločitve. Neizkušen uporabnik je lahko hitro izgubljen v obsežnih rezultatih, med katerimi ne razbere porabnih informacij.
Dodajamo še zapis zadovoljnega naročnika:
