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La fase di compattazione è mantenuta uguale in entrambi i sistemi: una fase di packing diversa avrebbe portato anche a prodotti finali diversi. La differenza è dovuta al fatto che nel sistema a canali freddi il tempo di impaccamento è sovrastimato: da simulazione numerica si è visto che il gate si solidifica prima della fine della fase di compattazione; quindi la simulazione numerica prevede un tempo di impaccamento ridotto anche nel sistema a canali freddi. Il vantaggio ottenuto dall’adozione di un sistema a canali caldi risiede nell’uniformità con cui l’impaccamento avviene: nel sistema a canali freddi si è visto che la prima fascetta inizia a solidificarsi in tempi ridotti e a pressione praticamente nulla, mentre l’ultima si solidifica dopo e con una diversa condizione di pressione. Nel sistema a canali caldi invece tutte le fascette sono sottoposte alle stesse condizioni di pressione e quindi non dovrebbero esserci differenze strutturali tra quelle prodotte in ogni ciclo produttivo. 3) fase di raffreddamento Nella fase di raffreddamento si possono osservare i maggiori vantaggi dell’utilizzo di un sistema a camera calda. Nel sistema a camera fredda il tempo di raffreddamento è allungato per permettere la solidificazione dei cold runners; mentre nel sistema a camera calda il tempo di raffreddamento è necessario a raffreddare solo il pezzo. L’inefficienza del sistema a camera fredda è dovuta al fatto che si ha un aumento del tempo ciclo a causa del raffreddamento del materiale di scarto. Nel sistema a camera calda il tempo di raffreddamento è praticamente trascurabile in quanto la fascetta è poco spessa e la maggior parte della stessa si solidifica già durante la fase di compattazione. Confrontando i tempi di raffreddamento si può osservare il guadagno ottenuto con un sistema a canali caldi: tempo di raffreddamento con camera fredda: 4,5 secondi tempo di raffreddamento con camera calda: 0,5 secondi. Con il sistema a camera calda il tempo ciclo previsto da simulazione è dimezzato: si può passare da un tempo ciclo di 9,5 secondi ad un tempo di 4,8 secondi. La produttività dell’impianto può esser mantenuta costante progettando uno stampo con un numero di impronte pari alla metà delle impronte attualmente utilizzate, e si può raddoppiare la produzione di fascette utilizzando un numero di impronte pari a quelle del sistema attuale. Oltre alla possibilità di un aumento di produttività utilizzando la stessa macchina, il risparmio in ogni caso è legato alla eliminazione della materozza fredda, e quindi alla riduzione dello scarto di materiale. Il tempo ciclo calcolato attraverso Moldflow ® per l’iniezione con camera calda potrebbe risultare sottostimato in quanto non tiene in considerazione i tempi legati al controllo termico del gate: cioè il tempo necessario per raffreddare il punto di iniezione fino ad ottenere l’arresto della portata e il tempo necessario per riattivare la portata fluida avendo portata iniziale nulla. Per calcolare questi tempi è necessario effettuare uno studio più approfondito nella zona del punto di iniezione eseguendo una analisi termica e fluidodinamica mediante software Ansys CFX ® . 192
4.1.6 Approccio al problema mediante codice di calcolo Ansys CFX ® Per effettuare una analisi termo-fluidodinamica in corrispondenza del punto di iniezione è stato utilizzato il software agli elementi finiti Ansys CFX ® . Le simulazioni condotte precedentemente con software Moldflow ® hanno permesso di stimare le condizioni di temperatura e pressione a fine packing per il modello di fascetta 200x4,5x1,45 mm. Questi valori sono stati implementati in Ansys CFX ® con lo scopo di analizzare solamente la fase in cui si ha raffreddamento del punto di iniezione con arresto del flusso, senza dover eseguire una simulazione con lo stesso programma di tutto il processo di stampaggio. Non essendovi la necessità di studiar il raffreddamento di tutto lo stampo, è stata creata mediante Ansys Workbench ® la geometria dello stampo solo in un intorno del punto di iniezione. Sono state eseguite poi simulazioni ponendosi inizialmente nella condizione di fine impaccamento, per analizzare la fase di arresto del flusso, e poi in condizione di inizio iniezione, per analizzare la riattivazione del flusso. I parametri di processo per il controllo termico sono stati fatti variare per analizzare come influiscono sul comportamento del polimero e per la determinazione delle condizioni ottimali di esercizio. 4.1.7 Dimensionamento del gate Il punto di iniezione deve essere dimensionato in maniera tale da poter permettere il flusso del polimero senza raggiungere shear rates troppo elevati con conseguente degradazione del materiale. Il gate nello stesso tempo deve avere una sezione sufficientemente piccola da raffreddarsi in breve tempo, non appena terminata la fase di packing. In bibliografia sono consultabili delle tabelle che possono esser di aiuto al progettista nel dimensionamento iniziale del sistema di iniezione. In Figura 142 e Figura 143 sono riportate due tabelle ottenute da cataloghi differenti che suggeriscono, per il materiale in esame e per una portata nominale di 5 cm 3 /s (ottenuta da simulazione Moldflow ® ), un diametro del punto di iniezione di dimensione poco inferiore ad un millimetro. 193
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Fase 1 Analisi delle caratteristich
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imanenti sono materiali riciclati e
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periodo, invece, le temperature van
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Le varie tipologie di PE sono adatt
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Osservando i risultati dell’anali
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Alla fine è stato analizzato lo st
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sono più difficili da processare i
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1.1.8 Placchette di prova in poliam
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temperatura di processo dipende ess
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1.2.2 Evoluzione ideale della press
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Sezione circolare Sezione ad U Sezi
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Figura 15 Sistema di alimentazione
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Attraverso l’utilizzo di questo t
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Figura 19 Andamento temporale della
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Figura 22 Ugello a flusso libero. U
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Figura 25 Monougello con otturatore
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2.1.1 Influenza del gradiente di ve
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Figura 30 Schema del flusso a fonta
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trovi al centro della sezione, bens
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Il reometro capillare Il reometro u
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τ Q x 3 w ⋅τ w 2 ⎛ dv ⎞ =
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Figura 36 Diagramma per la correzio
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strumento non è necessario eseguir
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dotati una guarnizione O-ring che,
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di massa. A questo punto, per il ca
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linea grazie l’impiego di un tele
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Figura 48 Block Diagram relativo al
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Figura 50 Front Pannel relativo all
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quiete, per il tempo necessario al
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Figura 58 Prima bozza dello strumen
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La forma dello strumento deve soddi
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Quello per la termoresistenza, in v
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Il pezzo definitivo è rappresentat
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Figura 67 Vista laterale e della ba
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Viscosity (Pa-s) comportamento del
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Figura 72 Prova DSC: calcolo della
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74 anche se con cinque fattori inve
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• le altre colonne illustrano i d
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inserisce un campione di polimero c
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Figura 77 Pannello “fitting”. L
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I dati ottenuti sono stati: n 0,244
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viscosità (Pa*s) viscosità (Pa*s)
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perdite di carico all’ingresso ed
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Essa ha fornito i seguenti dati: Fi
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1s 0.0009798 m^3/kg b2s 5.596e-007
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Qui di seguito si può osservare la
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Il materiale riciclato è stato sta
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2.7.3 Conduzione delle prove reolog
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16 14 12 10 8 6 4 2 Correzione di B
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log(Shear Stress)[Pa] 7 6 5 4 3 2 1
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n è la pendenza della porzione di
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viscosità, si potranno agevolare n
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Figura 99 Microscopio Olympus SZX12
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2.9.2 Proprietà reologiche Dipende
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Temperatura: 290°C Atmosfera di pr
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Viscosità [Pa*s] 100000 10000 1000
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Perdita d'imbocco [Pa] 7000000 6000
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Dati: Shear rate apparente [s -1 ]
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135 2454,8 20 130 2343,8 20 127 229
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Conducibilità [W/m•K] PVT 0,29 0
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Volume specifico [cm 3 /g] 1,1600 1
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3.1.1 Modello di cristallizzazione
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7 57 107 171 204 0,66725 8 70 134 2
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viscosità (Pa*s) 1000 100 10 misur
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calcolati in accordo con le formule
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Oltre al modello adattato l’anali
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si ottiene la somma dei quadrati do
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Estimated Regression Coefficients f
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Come si può dunque osservare in Ta
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Figura 193 Overlapping elements dia
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Figura 195 Condotti di raffreddamen
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Per completare lo studio del proget
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Analisi di stress della configurazi
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Durante la seconda simulazione, è
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Successivamente si sono importati t
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si osserva che, se il gradiente di
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η( & η ( T, p) o T, γ , p) = 1
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Numero della cavità che ha prodott
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5.5 Validazione dello stampaggio ad
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Tabella 28 Tabella riassuntiva dell
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5.6.2 Superficie di risposta A ques
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Superficie di risposta per la lungh
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pur essendo un numero esiguo manten
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