Расчёт Литниковой Системы

Введение

Калькулятор проектирования литниковой системы — это инженерный инструмент для расчёта главного канала, разводящих каналов (sub-runner) и впусков (gate) в пресс-формах литья под давлением. Его задача — управлять гидравлическим сопротивлением, потерями давления и балансом заполнения многогнёздных форм, то есть теми параметрами, которые определяют размерную точность, качество поверхности и стабильность от партии к партии. Сбалансированная литниковая система (balanced runner в конфигурации H или X) удерживает разброс времени заполнения между гнёздами в пределах ±5 %, предотвращая такие дефекты, как недолив (short shot), видимые линии стыка и разнотон между деталями из одной формы. Калькулятор сравнивает круглое, полукруглое и трапециевидное сечения: круглое имеет минимальные потери на трение при одинаковом гидравлическом диаметре, а трапециевидное фрезеруется только в одной половине пресс-формы, снижая стоимость оснастки. Учитываются вязкость расплава, температура стенки и толщина застывшего слоя (frozen layer): высоковязкие материалы — PA66, PC, стеклонаполненные композиции — дают нелинейный рост потерь давления, что требует увеличения диаметра или сокращения длины канала. Включается также выбор между холодным и горячим литником: горячий поддерживает температуру расплава и устраняет литниковый отход за цикл, тогда как холодный дешевле в изготовлении, но даёт застывший материал на каждый впрыск. Таким образом, конструкторы получают количественную базу для определения системы подачи, положения впуска и баланса многогнёздной формы ещё до начала механической обработки матрицы.

Как это работает

Основой расчёта служит уравнение Хагена-Пуазейля для ламинарного течения в канале: ΔP = (8 · μ · L · Q) / (π · r⁴), где ΔP — потери давления, μ — динамическая вязкость расплава, L — длина канала, Q — объёмный расход, r — внутренний радиус; зависимость от r⁴ объясняет, почему незначительные изменения диаметра радикально влияют на требуемое давление. Объём литника V = π · (D/2)² · L используется для оценки массы литниковой системы и отхода на впрыск. Пользователь вводит диаметры и длины главного и разводящих каналов, размеры впуска, вязкость при технологической температуре и объём впрыска; калькулятор сразу выдаёт суммарный объём литника (г), потери давления по каждому участку и расчётное время заполнения каждого гнезда. В режиме баланса многогнёздной формы инструмент сравнивает компоновки H и X, проверяет, эквивалентны ли все пути течения геометрически (naturally balanced), и предлагает поправки artificial balancing (изменение диаметра впуска или разводящего канала) при невозможности естественного баланса, обеспечивая оценку, сопоставимую с упрощённой mold-flow-симуляцией ещё до выпуска чертежей.

Сценарии использования

• Проверка серийной 8-гнёздной пресс-формы из ABS с H-схемой распределения: подтверждение того, что разброс времени заполнения между угловыми и центральными гнёздами укладывается в ±5 % до механической обработки матрицы.
• Количественная оценка улучшения течения при увеличении впуска с 1,2 мм до 1,8 мм, когда избыточные потери давления у впуска вызывают подгары и недоливы на существующей форме.
• Анализ перехода с холодного литника на горячий для изделия из стеклонаполненного PA66: сравнение потерь давления, массы литника на впрыск и ожидаемого сокращения времени цикла за весь срок серии.

Часто задаваемые вопросы