ترجمه فارسی عنوان مقاله
مطالعه شبیه سازی اثر زمان خنک سازی پیش فرم در قالب گیری تزریقی کششی دمشی
عنوان انگلیسی
A simulation study of the effect of preform cooling time in injection stretch blow molding
کد مقاله | سال انتشار | تعداد صفحات مقاله انگلیسی |
---|---|---|
10098 | 2012 | 6 صفحه PDF |
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)
Journal : Journal of Materials Processing Technology, , Volume 212, Issue 11, November 2012, Pages 2400-2405
فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
کلید واژه ها
1. مقدمه
شکل 1. مدل CAD قالب بطری (در میلی متر).
2. تجربی
2.1. ماده
2.2. قالب بطری و طراحی پیش فرم
جدول 1. پروفیل دمائی پیش فرم در پی زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم
شکل 2. ابعاد پیش فرم (به میلی متر)
2.3. قالبگیری تزریقی کششی دمشی
2.4. توزیع دمائی در پیش فرم
شکل 3. پروفیل دمائی پیش فرم
2.5. مقاومت بطری در برابر فشار عمودی
جدول 2. ماشین ISBM و پارامترهای فرآوری
2.6. مقاومت بطری در برابر فشار داخلی
2.7. توزیع مواد
2.8. اندازه گیری ضخامت
جدول 3. زمانبندی پارامترهای فرآیند استفاده شده در مطالعه شبیه سازی و تجربی
3. مطالعه شبیه سازی
3.1. شبیه سازی فرآیند بوسیله نرم افزار فرآوری پلاستیک Blowview
3.2. تحلیل مکانیکی بطری های شبیه سازی شده بوسیله نرم افزار شبیه سازی ANSYS
شکل 4. (آ) محدودیت های بر پایه بطری و (ب) فشارهای اعمال شده بر قسمت فوقانی بطری.
جدول 4. مقاومت در برابر فشار داخلی و فشار عمودی تجربی بطری ها برای زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم
4. نتایج و بحث
شکل 5. (آ) گیره های بر قسمت فوقانی بطری و (ب) فشار اعمال شده بطور داخلی.
شکل 6. توزیع وزن قسمت های بطری برای زمان های مختلف خنک سازی.
شکل 7. توزیع ضخامت بطری ها برای زمان های مختلف خنک سازی.
جدول 6. بیشترین مقادیر تنش تحت شبیه سازی های فشار عمودی بوسیله ANSYS.
شکل 8. توزیع های تنش بر بطری برای (آ) تست فشار پارگی و (ب) تست فشار عمودی.
شکل 9. توزیع ضخامت بطری برای زمان خنک سازی پیش فرم s5/3.
5. نتیجه گیری
کلید واژه ها
1. مقدمه
شکل 1. مدل CAD قالب بطری (در میلی متر).
2. تجربی
2.1. ماده
2.2. قالب بطری و طراحی پیش فرم
جدول 1. پروفیل دمائی پیش فرم در پی زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم
شکل 2. ابعاد پیش فرم (به میلی متر)
2.3. قالبگیری تزریقی کششی دمشی
2.4. توزیع دمائی در پیش فرم
شکل 3. پروفیل دمائی پیش فرم
2.5. مقاومت بطری در برابر فشار عمودی
جدول 2. ماشین ISBM و پارامترهای فرآوری
2.6. مقاومت بطری در برابر فشار داخلی
2.7. توزیع مواد
2.8. اندازه گیری ضخامت
جدول 3. زمانبندی پارامترهای فرآیند استفاده شده در مطالعه شبیه سازی و تجربی
3. مطالعه شبیه سازی
3.1. شبیه سازی فرآیند بوسیله نرم افزار فرآوری پلاستیک Blowview
3.2. تحلیل مکانیکی بطری های شبیه سازی شده بوسیله نرم افزار شبیه سازی ANSYS
شکل 4. (آ) محدودیت های بر پایه بطری و (ب) فشارهای اعمال شده بر قسمت فوقانی بطری.
جدول 4. مقاومت در برابر فشار داخلی و فشار عمودی تجربی بطری ها برای زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم
4. نتایج و بحث
شکل 5. (آ) گیره های بر قسمت فوقانی بطری و (ب) فشار اعمال شده بطور داخلی.
شکل 6. توزیع وزن قسمت های بطری برای زمان های مختلف خنک سازی.
شکل 7. توزیع ضخامت بطری ها برای زمان های مختلف خنک سازی.
جدول 6. بیشترین مقادیر تنش تحت شبیه سازی های فشار عمودی بوسیله ANSYS.
شکل 8. توزیع های تنش بر بطری برای (آ) تست فشار پارگی و (ب) تست فشار عمودی.
شکل 9. توزیع ضخامت بطری برای زمان خنک سازی پیش فرم s5/3.
5. نتیجه گیری
ترجمه کلمات کلیدی
بطری -
پریفرم زمان خنک کننده -
شبیه سازی
کلمات کلیدی انگلیسی
Bottle,
Preform cooling time,
Simulation
ترجمه چکیده
بطری های پلاستیکی اغلب از مواد پلی اتیلن ترفتالات (PET) و از طریق قالب گیری تزریقی کششی دمشی (ISBM) ساخته می شوند. معیارهای لازم عملکرد بطری بسته به کاربرد آن متغیراند، لیکن نوعاً شامل مقاومت در برابر فشارعمودی ، مقاومت در برابر فشار داخلی ، و خواص سختی می شوند، که هر یک تحت تاثیر پارامترهای فراوری بطری قرار دارند. بهینه سازی تجربی فرآیند کاری زمان بر و پر هزینه است، درحالیکه روش های مدلسازی کامپیوتری اکنون جایگزینی بادوام را ارائه می دهند.
در این مطالعه، زمان خنک سازی بهینه پیش فرم بطری از طریق انجام تحلیل ساختاری بطری های واقعی تعیین شد. به عبارت دیگر، شبیه سازی فرآیند و شبیه سازی تحلیل ساختاری بطری های آب میوه PET تحت شرایط مشابه با تولید بطری های واقعی انجام شد. نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی مقایسه شدند. مطالعات شبیه سازی ساختاری بیشتر یافته های تجربی را تائید کردند. ناهمخوانی بین مطالعه تجربی و پیش بینی های شبیه سازی توضیح داده شدند.
ترجمه مقدمه
پلی اتیلن ترفتالات (PET) ماده انتخابی برای بطری ها به دلیل شفافیت فوق العاده، خواص مکانیکی و سختی خوب، و فرآوری آسان آن می باشد. بطری ها معمولاً بوسیله قالب گیری تزریقی کششی دمشی (ISBM) ساخته می شوند، که در آن یک پیش فرم بطور تزریقی قالب گیری شده بوسیله فشار هوا به طور شعاعی و بوسیله یک میله کشش بطور محوری تغییر شکل می یابد. نیروی فشار هوا در دو مرحله اعمال می شود؛ پیش دمش و دمش نهائی. پیش دمش غالب شکل بطری را شکل می دهد درحالیکه دمش نهائی فشار بیشتری را برای تولید شکل دقیق نهائی اعمال می نماید. شرایط فرآوری تولید و خواص PET بر کیفیت نهائی بطری تاثیرگذار اند، که نوعاً بوسیله مقاومت در برابر فشار داخلی، مقاومت در برابر فشارعمودی، و خواص سختی تعریف می شوند.
مقاومت در برابر فشارعمودی دوام کلی بطری ها را ارزیابی می کند که برای پر کردن و پشته سازی حین ساخت، و در مرحله بعدی انبارسازی و توزیع لازم اند. مقاومت در برابر فشار داخلی - فشاری که در آن حد بطری می ترکد - برای اطمینان سازی پیرامون این مطلب است که بطری ها در مرحله پر کردن نمی ترکند، و بطری های پر شده حین فرآیند انبارسازی یا حین فرایند پاستوریزاسیون بیش از حد منبسط نمی شوند. خواص سختی که به مورفولوژی یا همان ریخت شناسی بطری ها مربوط می شود عمر قفسه ای محصول را تعیین می کند، مثلاً نشت گاز از جداره های بطری را کنترل می نماید.
دمای پیش فرم و پروفیل دمائی تعیین کننده شفافیت و توزیع مواد در بطری، به همراه سهولت فرآوری آن هستند. زمان خنک سازی پیش فرم به عنوان یکی از مهم ترین پارامترها در میان پارامترهای قابل تنظیم عملیات در ساخت بطری های PET مشخص شده است (روژنیک-سوکیلی و همکاران، 2004). درحالیکه دیگر پارامترها، بویژه فشار دمش و سرعت میله کشش نیز ممکن است تاثیرگذار باشند، پروفیل دمای پیش فرم یک ابزار عملی برای توزیع مجدد ماده را فراهم می آورد به نحوی که ضخامت یکنواخت جداره در محصول نهائی بدست می آید. همچنین، در صنعت بسته بندی پلاستیک، تغییر دمای پیش فرم به منظور بدست آوردن ضخامت یکنواخت در جداره بطری کاری معمول است؛ این امر بویژه برای ماشین های قالب گیری تزریقی کششی دمشی دو مرحله ای صدق می کند، که در آن پیش فرم قبل از مرحله کشش/دمش مجدداً حرارت داده می شود. بنابراین، مطالعات تجربی و شبیه سازی بسیاری در زمینه فرآیند قالب گیری تزریقی کششی دمشی وجود دارد که شامل دمای پیش فرم و پروفیل دما می شود. در یکی از مطالعات اولیه در زمینه قالب گیری تزریقی کششی دمشی، مک ایوُی و همکاران (1998) با استفاده از نرم افزار تجاری موجود ABAQUS، بطری های PET مختلف دارای تقارن محوری را شبیه سازی نمودند. محدوده دمائی برای پیش فرم PET در فرآیند تولید بطری بین 90 تا 110 درجه سانتیگراد است، درحالیکه بیشترین دمای پیش فرم کمتر از بیشترین دمای بدنه اصلی است تا حرکت مواد بیشتری را به پایه بطری تشویق نماید. سایر پارامترهای فرآوری، از جمله شدت فشار دمشی، زمانبندی دمش نسبت به حرکت میله کشش، و سرعت میله کشش نیز مورد مطالعه قرار گرفتند تا پیش بینی های شبیه سازی برحسب ضخامت جداره بطری بهبود یابد. هارت ویگ و میکله (1995) یک مدل نظری را پیشنهاد نمودند که امکان بررسی اثر ترکیبی شکل دهی حرارتی پیش فرم و فاز قالب گیری را بر توزیع ضخامت جداره بطری ها فراهم می کند. مدلی که یک رفتار مواد وابسته به دما را به خدمت می گیرد، مسئول پروفیل دمای پیش فرم هم در مسیر شعاعی و هم در مسیر محوری است. فام و همکاران (2004) یک مدل ماده ویسکو-هایپر- الاستیک را برای شبیه سازی فرآیند قالب گیری تزریقی کششی دمشی تک مرحله ای ایجاد نمودند. یک پروفیل دمای پیش فرم بهینه بر اساس دمای سطح پیش فرم تجربی به عنوان ورودی استفاده شد. چنین فرض شد که دمای پیش فرم در ضخامت تقریباً نزدیک به دمای سطح تجربی در انتهای مرحله شکل دهی است. با این وجود، نتایج شبیه سازی آنها تاحدی از داده های تجربی دچار انحراف شد. یانگ و همکاران (2004) یک مدلسازی کوپل حرارتی –سازه ای ISBM بطری های PET را با دیدی به بهینه سازی پارامترهای فرآیند معرفی نمودند. مدلی که دربرگیرنده انتقال حرارت بین پیش فرم، میله کشش و قالب می باشد به طور موفقی توزیع ضخامت جداره جانبی را برای بیشتر بطری های مورد مطالعه پیش بینی می کند. در مطالعه ایشان، دمای سطح پیش فرم با استفاده از یک دوربین مادون قرمز اندازه گیری شد. ناهمخوانی بین داده های تجربی و پیش بینی به بی دقتی در ثبت دمای حقیقی پیش فرم نسبت داده شد. تجسم تغییرشکل پیش فرم حین مراحل کشش و دمش توسط هوانگ و همکاران (2007) بوسیله یک قالب شفاف انجام شد. مکانیزم های تغییرشکل پیش فرم PET، که به اندازه، هندسه و پروفیل دمای پیش فرم بستگی دارند، در کنترل ضخامت جداره بطری حیاتی هستند. در یکی از مطالعات اخیر فرآیند ISBM، بوردیوال و همکاران (2009) یک متدولوژی عملی را برای بهینه سازی عددی توزیع دمای پیش فرم به منظور فراهم سازی یک ضخامت یکنواخت برای بطری در یک ماشین قالب گیری تزریقی کششی دمشی دو مرحله ای پیشنهاد نمودند. آنها همخوانی خوبی را در روند بین پروفیل دمائی بطور تجربی تعیین شده در شرایط صنعتی و توزیع دمای محاسبه شده با استفاده از روش بهینه سازی عددی خود بدست آوردند. با وجود این، ایشان پارامترهای فرآیند سیستم گرمایشی را بهینه سازی ننمودند. ما همچنین اثر پارامترهای فرآیند ISBM و طراحی پیش فرم بر خواص بطری را مورد مطالعه قرار دادیم (دمیرل و داور، 2009)؛ پارامترهای فرآیند متشکل از شدت فشار دمش، زمانبندی فعالسازی فشار دمش نسبت به حرکت میله کشش، مورد مطالعه قرار گرفتند تا پیش بینی های شبیه سازی برحسب ضخامت جداره بطری بهبود یابند (دمیرل و داور، 2012).
در این مطالعه شبیه سازی، ما بر تاثیر زمان خنک سازی پیش فرم بر بطری ها برحسب مقاومت در برابر فشار داخلی و مقاومت در برابر فشار عمودی متمرکز شدیم و فرآیند ISBM را بر اساس زمان خنک سازی پیش فرم بطری، یعنی دمای پیش فرم و پروفیل دمائی بهینه کردیم. در مرحله اول کار، یک سری از بطری های ml350 آب میوه PET در زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم قالب گیری تزریقی کششی دمشی شدند و مقاومت در برابر فشار داخلی و مقاومت در برابر فشار عمودی بطری ها بلحاظ فیزیکی تست شد. در مرحله دوم، از نرم افزار Blowview برای شبیه سازی فرآوری بطری ها در زمان های مختلف خنک سازی پیش فرم استفاده شد. شرایط فرآوری انتخابی برای شبیه سازی از طریق مرحله فرآوری فیزیکی کار فراهم گردید. سپس، از نرم افزار تحلیل اجزاء محدود ANSYS برای تحلیل ساختاری هر بطری شبیه سازی شده استفاده شد تا مقاومت در برابر فشار عمودی و مقاومت در برابر فشار داخلی ارزیابی شوند. مسعود و کشاوامورتی (2005) از شیوه ای مشابه در تحلیل و بهینه سازی یک بطری آب PET تاشو 151 استفاده کردند. ایشان از نرم افزار مدلسازی اجزاء محدود و پارامتری استفاده نمودند. در تحلیل ساختاری، آنها از یک مقدار ثابت مدول یونگ برای تعریف خواص ماده PET بهره گرفتند. در مطالعه خویش، ما از مدول های محلی وابسته به میکروساختار در امتداد طول قوس بطری استفاده کردیم تا جهتگیری مولکولی و بلورینگی مختلف را در نتیجه فرآیند تغییرشکل پیش فرم توضیح دهیم (داور و همکاران، 2012).