شبیه سازی عددی و طراحی سیستم خنک کاری هوشمند برای قالبهای تزریق پلاستیک.

فرآیند تزریق پلاستیک یکی از مهمترین روش های شکل دهی مواد پلیمری است. در این روش، تولید یک محصول با کیفیت عالی بستگی به نوع پلیمر مصرفی، شرایط تنظیمی تزریق، نوع قالب و نوع ماشین تزریق دارد. کیفیت قالب گیری تحت تاثیر سیستم خنک کاری می باشد و خنک کاری غیر یکنواخت می تواند باعث تولید قطعات معیوب شود. از عمده ترین عیوب مربوط به خنک کاری نامناسب، می توان به فرورفتگی سطحی، انقباض ناهمسانگرد و اعوجاج اشاره نمود. یک مسیر خنک کاری با طراحی موثر، زمان خنک کاری و عیوب قطعه پلیمری را کاهش می دهد و می تواند نرخ تولید را افزایش و هزینه ها را کاهش دهد. هدف از این تحقیق طراحی سیستمی هوشمند جهت خنک کاری یکنواخت قطعات تولیدی است که بتواند با تغییر دبی سیال خنک کننده، بر نرخ انتقال حرارت قطعه کنترل لحظه ای داشته باشد و سرد شدن قطعه طوری صورت پذیرد که در هر لحظه از بازه زمانی خنک کاری، دمای هر نقطه از قطعه نسبت به دمای نقطه دیگری از قطعه تا حدودی یکسان باشد. در این شرایط انتظار می رود دمای کل قطعه از حالت مذاب تا رسیدن به دمای پران بصورت یکنواخت کاهش پیدا کند. در این پژوهش یک سیستم خنک کاری هوشمند توسط نرم افزار ansys شبیه سازی شده، نحوه توزیع حرارت در قالب های تزریق پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر نوع سیستم خنک کاری در کیفیت محصول تولیدی مورد مطالعه قرار گرفته شده است. با بررسی نتایج حاصل از تحلیل ها توسط نرم افزار ansys می توان نتیجه گرفت که سیستم خنک کاری هوشمند برای خنک کاری قالب تزریق، می تواند اختلاف های دمایی سطوح مختلف قطعه را در بازه های زمانی متفاوت خنک کاری، درحدود 20 الی 57 درصد متناسب با شکل قطعه کاهش دهد. نتایج نشان می دهد که سیستم خنک کاری پیشنهادی قابلیت کاهش تنش های حرارتی موجود در قطعه را نیز داراست. با توجه به این که در فرآیندهای تزریق پلاستیک، سیستم خنک کاری تاثیر قابل ملاحظه ای در کیفیت قطعه تولیدی دارد و از طرفی بهینه سازی خنک کاری در قالب منجر به ارتقای کیفیت قطعه پلیمری می شود، بنابراین تحقیق در زمینه بهینه سازی سیستم خنک کاری می تواند در تولید قطعات حساس نقش مهمی را ایفا نماید. در این تحقیق با هدف دستیابی به خنک کاری یکنواخت قطعات در قالب های تزریق پلاستیک، اقدام به طراحی سیستم خنک کاری هوشمند می شود و از نرم افزار ansys برای شبیه سازی فرآیند خنک کاری استفاده می گردد. هدف اصلی سیتم خنک کاری هوشمند این است که بتواند با تغییر دبی سیال خنک کننده، بر نرخ انتقال حرارت قطعه کنترل لحظه ای داشته باشد و خنک کاری قطعه طوری صورت پذیرد که در هر لحظه از بازه زمانی خنک کاری، دمای هر نقطه از قطعه نسبت به دمای نقطه دیگری از قطعه تا حدودی یکسان باشد؛ و دمای کل قطعه از حالت مذاب بصورت یکنواخت کاهش پیدا کند و به دمای تعادل برسد. در فصل اول این پایان نامه مقدمه ای بر پلیمرها، شرایط تزریق، خنک کاری قالب ها و عیوب ناشی از عدم خنک کاری یکنواخت آورده شده است. در قسمت پیشینه تحقیق، به تحقیقات انجام شده در زمینه خنک کاری و بهینه سازی آن پرداخته شده و در انتها با توجه به پیشینه تحقیق هدف از انجام این پایان نامه بیان شده است. در فصل دوم مراحل انجام کار با نرم افزارها مرحله به مرحله شرح و توضیح داده شده است. در ادامه یک سیستم خنک کاری هوشمند برای قالب های تزریق پلاستیک طراحی شده و سپس مشخصات طراحی و نحوه عملکرد سیستم مورد بررسی قرارگرفته شده است. در آخرین قسمت از این بخش، توسط نرم افزار ansys خنک کاری قطعه پلیمری در داخل قالب به روش معمولی و سیتم هوشمند، شبیه سازی شده و مورد تحلیل حرارتی و تحلیل کوپله ، قرار گرفته شده است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام گرفته در فصل سوم آورده شده و در ادامه این نتایج مورد بررسی و مقایسه قرارگرفته و در نهایت نتیجه گیری کلی از این پژوهش بیان شده است.