Extrusion Russian Edition 1-2021

ТЕРМОФОРМОВАНИЕ 24 ЭКСТРУЗИЯ 1/2021 держка времени подачи воздуха для формования не использо- валась, чтобы избежать увеличения продолжительности цикла и проверить, является ли столь короткое время контакта между охлаждаемым пуансоном и пленкой достаточным для созда- ния профиля температуры. Таким образом, термоформование с использованием воздуха для формования происходит сразу после того, как нижний стол пресса поднят и пленка зажата между рабочей камерой для создания давления и формой. В дальнейшем немедленная подача воздуха для формования со- ответствует времени задержки 0 с. Другие параметры процесса испытания активного охлаждения представлены в таблице 1. Диаметр используемых пуансонов на участке контакта с пленкой составляет 35; 40 и 45 мм. При выборе диаметра 40 мм исследователи основывались на результатах исследованияМар- тенса, чтобыиметь возможность сравнить влияние полученного в данномисследованиипрофиля температурыс использованием масок на распределение материала по всей толщине стенки по- сле применения активного охлаждения [3]. Однако поскольку из-за контакта следовало ожидать более выраженного профиля и перепада температурыпо сравнениюс профилем, полученным с использованием маски, были выбраны два дополнительных пуансона диаметром 35 и 45 мм. Для охлаждения пуансонов использовался диоксид углерода (CO 2 ). CO 2 подавался с по- стоянным объемным расходом в полые пуансоны с отверстием глубиной 70 мм и диаметром 24 мм. В пуансоне диоксид угле- рода двигался в направлении дна пуансона, заполнял полость и затем отводился через переливное отверстие. На рис. 3 пред- ставлен пуансон диаметром 40 мм в разрезе. Достигнутые значения температуры пуансона и полученные профили температуры на пленке регистрировались инфракрас- ной камерой A320 фирмыFLIRSystems Inc. (Уилсонвилл, Оре- гон, США) и анализировались посредством соответствующего программного обеспечения IR Researcher той же фирмы [17]. Значения температуры, зарегистрированные ИК-камерой, кон- тролировались с помощьюповерхностного термометра testo 992 фирмыTesto SE&Co. KGaA (Ленцкирх, Германия) с присоеди- ненными зондами для контактного измерения температуры на поверхности. Поскольку профилирование температуры проис- ходит в закрытойформе, для выполнения снимка ее необходимо открыть и переместить растяжнуюраму с пленкой в предметное пространство камеры. Время от момента контакта пленки с пу- ансоном до момента съемки составляет около 2 с. Влияние параметров пуансона на профиль температуры заготовки Для анализа локально активного охлаждения за счет кон- такта с охлаждаемым пуансоном на пленке регистрировались окончательные значения температуры заготовки, чтобы оце- нить выбранные параметры процесса применительно к полу- ченным профилям температуры и их выраженности. На рис. 4 представлено влияние разных форм пуансона при температуре пуансона 20°C и продолжительности контакта 0 с на окончательный профиль температуры. Следует отметить, что профили температуры возникают за счет контакта с охлаж- даемым пуансоном, однако выражены несильно. Для пуансона диаметром 35 ммминимальное изменение температуры состав- ляет всего несколько градусов Цельсия. Разница в температуре охлажденных участков при температуре пленки 120°C состав- ляет всего 6°C. Для пуансона диаметром 40 и 45 мм кольцевые профили смещаются наружу, и это доказывает, что за счет из- менения формы пуансона могут охлаждаться разные участки пленки. Разница в температуре, которая устанавливается на пленке, не зависит от различий в характеристиках пуансонов. При диаметре охлаждаемого пуансона 40 или 45 мм устанавли- вается средняя разница в температуре 5 и 7°C. Однако заметно, что при любых профилях температуры образуется всего одно круговое кольцо, несмотря на то, что используемые охлаждаемые пуансоны изготовлены из сплош- ного материала, как показано на рис. 3. Образование кругового кольца может объясняться провисанием пленки, которое при коротком контакте с пуансоном без задержки времени при- водит к тому, что с пленкой контактируют только наружные участки охлаждаемого пуансона. В результате внутренний уча- сток пуансона не отводит тепло от полотна, и участки пленки охлаждаются менее интенсивно. Как и прежде, профили температуры измерялись с разным временем задержки — 2; 4 и 6 секунд — перед ИК-съемкой. Параметр Значение параметра Диаметр пуансона, мм 35; 40; 45 Температура пуансона, °C 20; 10; 0 Температура пленки, °C 120 Значение выступа охлаждаемого пуансона над рабочей камерой, мм 0; 4; 8 Время задержки подачи воздуха для формования, с 0 Давление воздуха для формования, бар 5 Продолжительность подачи воздуха для формования, с 3 Таблица 1. Характеристики используемых пуансонов и параметры процесса Ȧ Пл Выступ пуансона Подача сжатого воздуха Форма Рабочая камера Стенка Дно Профиль термоформованного изделия Температура Положение заготовки Тонкое место Утолщение Стенка Дно Верх стаканчика Ве х стаканчика T однородная Ø 40 Фиксация охлаждаемого пуансона Ø 40 Охлаждаемый пуансон Подача CO 2 Камера CO 2 Выпуск CO 2 Передача тепла Охлаждаемый пуан он Рабоч я камера Рисунок 3. Примеры формы охлаждаемого пуансона диаметром 40 мм и концепции системы термостатирования для получения профилей температуры