Esercizi del corso Tecnologie e sistemi di lavorazione dei materiali polimerici

Esercizi sui sistemi di lavorazione

Esercizio 1

Esercizio sui modelli di trasporto semplici in runner balancing. Ma che cos’è il runner balancing? Nello stampaggio ad iniezione spesso dobbiamo andare a riempire da un unico punto un certo numero di cavità, quindi di stampi tutti uguali, per aumentare la produttività. Dobbiamo quindi distribuire da un unico punto/canale (carota) il polimero fuso nelle cavità attraverso dei canali di lunghezza diversa e con perdite di carico che incontro nel riempimento diverse.

I runner secondari poi immettono il materiale all’interno delle cavità attraverso una strizione: gate.

La materozza è l’insieme dei runner e della carota e dei gate (tutto il sistema di canali). Perché si parla di balancing? Perché il flusso polimerico deve arrivare alle cavità con la stessa portata e la stessa pressione. Stessa portata perché devo portare stessa quantità di materiale nelle diverse cavità e stessa pressione perché il fluido tenderà a seguire la strada con minori perdite di carico e quindi le voglio tutte uguali per evitare sbilanciamenti. È importante fare un bilanciamento del flusso nei canali sia in termini di pressione che di portata. Per bilanciare questi canali si usano le equazioni per fluidi non newtoniani che abbiamo visto con i nostri modelli di trasporto, anche nelle simulazioni.

Es. di una simulazione numerica per bilanciare i canali: Abbiamo una carota, un runner principale e 3 runner secondari. Se i canali avessero tutti stesso diametro, le perdite di carico per raggiungere la prima cavità sarebbero minori rispetto a quelle per raggiungere le altre, quindi la prima cavità si riempirebbe con più facilità e con una portata maggiore rispetto alle altre due. Risulta quindi che le perdite di carico sono sbilanciate. Cosa posso fare per bilanciare i runner? Restringo il primo runner secondario più degli altri, leggermente più largo il secondo e più largo tra tutti il terzo.

Questo è il concetto di base per risolvere l’esercizio, che risolviamo in modo analitico. Applicheremo quindi per bilanciare i canali le equazioni del trasporto che abbiamo ricavato nel caso di fluido newtoniano e poi faremo considerazioni nel caso di fluidi non newtoniani.

Esercizio: Abbiamo 8 cavità da riempire e dalla carota nel centro, in cui applichiamo una pressione

Esercizi sui sistemi di lavorazione

Esercizio 1

Esercizio sui modelli di trasporto semplici in runner balancing. Ma che cos’è il runner balancing? Nello stampaggio ad iniezione spesso dobbiamo andare a riempire da un unico punto un certo numero di cavità, quindi di stampi tutti uguali, per aumentare la produttività. Dobbiamo quindi distribuire da un unico punto/canale (carota) il polimero fuso nelle cavità attraverso dei canali di lunghezza diversa e con perdite di carico che incontro nel riempimento diverse.

I runner secondari poi immettono il materiale all’interno delle cavità attraverso una strizione: gate.

La materozza è l’insieme dei runner e della carota e dei gate (tutto il sistema di canali). Perché si parla di balancing? Perché il flusso polimerico deve arrivare alle cavità con la stessa portata e la stessa pressione. Stessa portata perché devo portare stessa quantità di materiale nelle diverse cavità e stessa pressione perché il fluido tenderà a seguire la strada con minori perdite di carico e quindi le voglio tutte uguali per evitare sbilanciamenti. È importante fare un bilanciamento del flusso nei canali sia in termini di pressione che di portata. Per bilanciare questi canali si usano le equazioni per fluidi non newtoniani che abbiamo visto con i nostri modelli di trasporto, anche nelle simulazioni.

Es. di una simulazione numerica per bilanciare i canali: Abbiamo una carota, un runner principale e 3 runner secondari. Se i canali avessero tutti stesso diametro, le perdite di carico per raggiungere la prima cavità sarebbero minori rispetto a quelle per raggiungere le altre, quindi la prima cavità si riempirebbe con più facilità e con una portata maggiore rispetto alle altre due. Risulta quindi che le perdite di carico sono sbilanciate. Cosa posso fare per bilanciare i runner? Restringo il primo runner secondario più degli altri, leggermente più largo il secondo e più largo tra tutti il terzo.

Questo è il concetto di base per risolvere l’esercizio, che risolviamo in modo analitico. Applicheremo quindi per bilanciare i canali le equazioni del trasporto che abbiamo ricavato nel caso di fluido newtoniano e poi faremo considerazioni nel caso di fluidi non newtoniani.

Esercizio: Abbiamo 8 cavità da riempire e dalla carota nel centro, in cui applichiamo una pressione P1 facciamo scendere il fluido polimerico. Alla base della carota il flusso si divide in due, verso l’alto e verso il basso. Poi guardando solo sopra una parte del fluido va a sinistra, una a destra e una continua dritta nel runner principale per poi ripartirsi di nuovo. Possiamo sfruttare il fatt